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纳米SiO_2/TiO_2复合膜与Pt片耦合光催化及其应用

作　者: 吴彬
导　师: 朱丽华
学　校: 华中科技大学
专　业: 分析化学
关键词: SiO2/TiO2复合薄膜耦合光催化改性对硝基酚甲基橙
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

纳米TiO2光催化剂因其具有光催化活性高、稳定性好、廉价无毒等突出优点一直处于光催化研究中的核心地位,而如何解决粉末型TiO2光催化剂的易团聚与回收再利用等问题是其应用的瓶颈之一,将粉末型TiO2薄膜化受到关注。但是,薄膜化的TiO2光催化剂的比表面积较粉末型TiO2下降迅速,导致其光催化活性严重降低。因此,如何提高纳米TiO2薄膜型光催化剂的催化效率是目前的研究难点和重点之一。本文首先利用纳米SiO2掺杂处理纳米TiO2薄膜增加其比表面积,然后将SiO2/TiO2复合薄膜与Pt电极耦合形成原电池,以提高光生载流子的分离效率,达到提高纳米TiO2薄膜的光催化效率之目的。具体研究结果如下:(1)以钛酸丁酯作为钛源,乙醇为溶剂,H2O2为络合剂,浓硝酸为pH调节剂,纳米SiO2颗粒为掺杂剂,采用电沉积的方法于导电玻璃ITO表面制备得到表面均匀透明的纳米SiO2/TiO2复合薄膜,其光催化活性明显高于同样方法制备的纳米TiO2薄膜。(2)将制得的SiO2/TiO2复合薄膜与Pt片用导线耦合连接,并置于含有10 mg/L的酚类污染物对硝基酚(4-NP)或者10 mg/L的偶氮染料甲基橙(MO)溶液,同时利用紫外光照射SiO2/TiO2膜电极,即构成耦合光催化体系,并用紫外-可见分光光度计检测4-NP或者MO的浓度随着时间的变化。结果表明,在最佳的耦合条件下,4-NP和MO的光催化降解速率常数分别是非耦合的5.8倍和7.5倍。本文还研究了溶液pH值、溶解氧、Pt片面积等反应条件对耦合体系光催化降解有机污染物的影响,并对耦合光催化技术的机理进行了初步研究。(3)同时本文对耦合实验后的TiO2/SiO2复合薄膜的活性做了进一步研究:结果发现在耦合处理2小时后,TiO2/SiO2复合薄膜单独光催化降解MO的速率常数为新制备未耦合处理的3.5倍,并结合耦合光催化技术的原理对耦合处理方法进行了探讨。

纳米SiO_2/TiO_2复合膜与Pt片耦合光催化及其应用

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