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纳米TiO2光催化复合薄膜的制备与表征

作　者: 崔晋梅
导　师: 逄奉建
学　校: 青岛大学
专　业: 材料学
关键词: TiO2 薄膜 超亲水 疏水 改性
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


为了提高TiO2光催化薄膜的利用效率,实验采用金属离子A13+/Zn2+和ZnO同SiO2共掺杂的方法,制备以Ti0O2为基体的复合光催化薄膜。利用简单易行的溶胶凝胶法结合超声分散技术,以两种不同的方式：一种是同步将Al3+/Zn2+/Zn0和SiO2共掺杂于TiO2溶胶中,制备多元素共掺杂混合溶胶,采用浸渍提拉的方法以玻璃片为载体涂膜,然后运用马弗炉进行热处理制得产品；一种是利用Si0O2对A13+/Zn2+/ZnO掺杂TiO2进行表面处理改性,热处理后得产品。将所得产品进行接触角、紫外-可见分光光度计、红外、AFM测试,对其性能进行分析表征。同时实验在研究复合薄膜的超亲水性的基础上,对其疏水性进行了探索,采用TiO2和SiO2共掺杂的方法,制备不同粒径的镀膜材料以控制复合薄膜表面的粗糙度,采用氟硅烷进行疏水改性制备以TiO2为基体的复合光催化薄膜,并对其性能进行表征。结果表明：1) A13+掺杂量为0.3g时,即Al3+:TBOT:H2O:C2H5OH=3:16:20:286(质量分数之比)时,复合光催化薄膜的效果最好；经过Si02表面处理过的A13+/TiO2复合光催化膜的超亲水性最好；A13+掺杂Ti02复合光催化膜部分提高了其吸光新能,透过率可达80%-90%,透明度较高。2)Zn2+的掺杂量为0.1g时,实验条件比较理想；经过Si02表面处理过的Zn2+/TiO2复合光催化膜的超亲水性最好,水滴刚滴上,静态接触角几乎为0°；ZnO/TiO2复合光催化膜的吸光性能最高,但透明性比较差。3)氟硅烷表面改性SiO2/TiO2复合光催化薄膜的表面结合TiO2表面的致密性和二者的微纳米结构构造了薄膜表面合适的粗糙度,提高了复合薄膜表面的疏水性能。通过相分离,酸碱混合溶胶提供双重粗糙度,以及结合高温处理等途径,获得了复合疏水薄膜。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章 综述  6-25
  引言  6-7
  1.1 TiO_2半导体的结构与性能  7-10
    1.1.1 TiO_2的晶体结构  7-8
    1.1.2 TiO_2复合薄膜的性能  8-10
  1.2 纳米TiO_2复合膜润湿性的基本理论  10-14
    1.2.1 固体表面润湿性的基本理论  10-14
    1.2.2 超亲水与超疏水状态  14
  1.3 纳米TiO_2复合膜表面润湿性能研究进展  14-22
    1.3.1 纳米TiO_2复合膜超亲水性研究进展  14-17
    1.3.2 纳米TiO_2复合膜疏水性研究进展  17-22
  1.4 影响TiO_2复合膜表面润湿性的因素  22-23
    1.4.1 晶型结构  22
    1.4.2 紫外光照射时间和强度  22
    1.4.3 热处理  22
    1.4.4 薄膜粗糙度  22-23
  1.5 TiO_2复合薄膜的应用  23-24
    1.5.1 环境净化材料  23
    1.5.2 自清洁涂层  23
    1.5.3 紫外屏蔽材料  23
    1.5.4 吸波材料  23-24
  1.6 本课题的研究内容  24-25
第二章 Al~(3+)-SiO_2共掺杂TiO_2光催化薄膜的制备及超亲水改性  25-39
  2.1 实验部分  25-27
    2.1.1 实验药品与仪器  25-26
    2.1.2 实验过程  26-27
  2.2 结果与讨论  27-38
    2.2.1 Al~(3+)掺杂量分析  27-29
    2.2.2 超亲水性能分析  29-31
    2.2.3 吸光性能及透明度分析  31-33
    2.2.4 复合效果分析  33-35
    2.2.5 XRD测试分析  35-37
    2.2.6 薄膜表面形貌分析  37-38
  2.3 小结  38-39
第三章 zn~(2+)/ZnO掺杂TiO_2光催化薄膜的制备及超亲水改性  39-52
  3.1 实验部分  39-41
    3.1.1 实验药品与仪器  39-40
    3.1.2 实验过程  40-41
  3.2 结果与讨论  41-51
    3.2.1 Zn~(2+)掺杂量分析  41-43
    3.2.2 超亲水性能分析  43-45
    3.2.3 吸光性能及透明度分析  45-46
    3.2.4 复合效果分析  46-48
    3.2.5 XRD分析  48-50
    3.2.6 薄膜表面形貌分析  50-51
  3.3 本章小结  51-52
第四章 TiO_2复合薄膜疏水改性的探索  52-70
  4.1 实验部分  52-55
    4.1.1 实验药品与仪器  52-53
    4.1.2 实验过程  53-55
  4.2 结果与讨论  55-69
    4.2.1 理想的实验条件分析  55-57
    4.2.2 复合薄膜疏水性能分析  57-59
    4.2.3 红外光谱分析  59-61
    4.2.4 吸光性能及透明度分析  61-65
    4.2.5 薄膜表面形貌分析  65-69
  4.3 本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-76
攻读学位期间发表的论文  76-77
致谢  77-78

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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