TiO2薄膜制备及光诱导超亲水性能研究

合集下载

纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究

纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。

环境问题已严重影响现代文明的发展，有机污染物具有持久性的特点而长期威胁人类健康，开发和设计仅利用太阳能即可完成对有机污染物降解的新材料将会是解决环境问题的有效方法之一。

纳米TiO2作为一种光催化材料，具有优异的物理和化学性质，因而被广泛应用和重点研究。

本文就纳米TiO2材料的制备及其光催化性能展开探讨。

标签：纳米TiO2;光催化;制备方法;光催化效能引言半导体光催化技术是解决环境污染与能源短缺等问题的有效途径之一。

以二氧化钛为代表的光催化剂在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、光伏器件以及光催化领域表现出明显的使用优势.但是TiO2本身的弱可见光吸收、低电导率、高载流子复合速率限制了其在工业生产中的进一步使用。

科技工作者一般通过掺杂、半导体复合、燃料敏化、表界面性质改性等方法提高TiO2的光电化学性能，使其能在生产实践中广泛应用。

1、TiO2材料简介TiO2在自然界中的主要存在形态为金红石、锐钛矿和板钛矿三种晶型，其中金红石是TiO2的高温相，锐钛矿和板钛矿两种形态是TiO2的低温相。

在三种晶型中光催化活性最好的为锐钛矿型TiO2。

锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV 与之对应的激发波长为387nm。

所以，TiO2作为光催化剂在紫外光条件下具有催化活性，在可见光下一般没有活性。

只有对它的结构进行改性，使它的禁带宽度得以缩小，才可以实现材料在可见光条件下的催化降解反应。

改性的方式目前主要有以下几种方法：通过改变晶体内部结构来改变催化剂禁带宽度的离子掺杂方法，通过形成异质结改变能带结构的半导体复合法，提高催化剂对光的吸收能力的表面光敏化法，增大催化剂比表面积使晶粒细化的负载载体法等。

光催化材料中电子e一和空穴h十的浓度会影响有机物的降解速度。

粒径的减小能够使表面原子增加，使光催化剂吸收光的效率显著提高，使其表面e一和h十的浓度增大，从而提高光催化剂的催化活性。

超亲水TiO2薄膜合成

超亲水TiO2薄膜简介
• 纳米自清洁功能：经处理的表面具有超亲水性能。该特性可以使水分完全均匀地在玻璃表面铺展开来，并且完全浸润表面，并通过水的重力将附着于表面上的污染带走，而不会形成水珠，粘附灰尘，从而达到自清洁效果，并保持表面的长期清洁 • 光催化功能：在阳光或紫外光的照射下，自清洁纳米薄膜材料对有机物会具有强烈的分解作用，而对无机物不会发生任何作用 • 防雾作用：水分无法在表面形成水珠，用于玻璃表面的防雾
玻璃清洗 TiO2溶胶制备
超亲水TiO2薄膜合成方法
• 聚乙二醇模板合成法
– 将普通玻璃的普通面朝上放入匀胶机的托盘上，调节一定的转速，用滴管在普通玻璃中央“小槽”中滴入2~3滴TiO2溶胶 – 30 s后取出在室温下晾约10 min，放入烘箱中以110℃干燥1h，重复数次。 – 马弗炉中先以1℃/min的速率升温到110℃保温30min，再以 5℃/min的速率升温到450℃并保持30min – 自然冷却至室温，贮存备用。烧结后得到纳米晶二氧化钛薄膜，厚度可以由涂覆次数来调整。
超亲水TiO2薄膜的应用
• 自洁玻璃是指普通玻璃在经过通过特殊的物理或化学方法处理后，使其表面产生独特的物理特性，从而使玻璃不再通过传统的人工擦洗方法而达到清洁效果的玻璃。
超亲水自洁玻璃
在玻璃制备出超亲水性薄膜。超亲水自洁玻璃又分为无机纳米硅超亲水自洁玻璃和纳米二氧化钛型超亲水自洁玻璃
超亲水TiO2薄膜的应用
玻璃清洗 TiO2溶胶制备匀胶机均匀制膜干燥
退火
自然降温
超亲水TiO2薄膜合成方法
超亲水TiO2薄膜合成方法
• 防雾效果
超亲水TiO2薄膜作用原理
• 在紫外光照射下TiO2纳米颗粒表面生成电子空穴对 • 电子与Ti4+反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别生成Ti3+和氧空位 • 空气中的水解离，吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表面羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层 • 这样在氧空位周围形成了亲水微区，而表面剩余区仍保持疏水性

二氧化钛薄膜的制备及其光催化性能研究

二氧化钛薄膜的制备及其光催化性能研究张新宝;张健;张超;樊震坤;王磊【摘要】二氧化钛(TiO2)是一种宽禁带的半导体材料,作为一种光催化剂,可以起到节约能量且保护环境资源的作用.在光照条件下,价带中的电子通过吸收光子而跃迁到导带,从而产生空穴电子对,电子可以减少空气中的氧气,空穴完全氧化并将被吸附的物质分解成小的无机分子.本文研究了二氧化钛光催化材料的发展,并分析讨论了二氧化钛薄膜光催化原理以及制备工艺.【期刊名称】《山东陶瓷》【年(卷),期】2019(042)003【总页数】4页(P9-12)【关键词】二氧化钛;光催化;溶胶-凝胶法【作者】张新宝;张健;张超;樊震坤;王磊【作者单位】山东硅元新型材料股份有限公司,淄博255086;山东硅元新型材料股份有限公司,淄博255086;山东硅元新型材料股份有限公司,淄博255086;山东硅元新型材料股份有限公司,淄博255086;山东硅元新型材料股份有限公司,淄博255086【正文语种】中文【中图分类】TQ174.75前言随着人类生活环境的恶化，环境污染成为一个亟待解决的问题。

为了严控污染，人们采取了各种方法和手段。

生活环境中主要存在大气污染、水体污染、土壤污染等问题，它们中所产生的有机污染物的危害最为严重，目前主要采用传统生物降解和物理吸收等方法进行处理，但存在净化效率低、资金消耗多等问题。

因此，研究更有效的污染控制技术和方法已成为该领域的一个关键问题。

经过深入研究发现，采用TiO2光催化材料处理废水中的有机污染物具有快速、高效、不污染环境等优点。

TiO2光催化材料不仅可以降解空气和废水中的有机污染物，还具有杀菌，除臭等功能，已成为现阶段广泛使用和有效的新技术［1］。

它不仅可以使用太阳能等可再生能源，还能够对生物进行降解，进而保护环境。

它不仅使我们的生活环境得到了改善，而且这类光催化材料可以长期、循环使用，因此，TiO2光催化材料已经成为近年来的研究热点［2］。

举出3个例子,分别使用不同的材料表征方法来研究问题,说明研究背景、实验目的、分析方法、实验结论。

举出3个例子，分别使用不同的材料表征方法来研究问题，说明研究背景、实验目的、分析方法、实验结论。

XPS：TiO2亲水及光催化材料表面的XPS分析研究实例研究背景：TiO2的光诱导超亲水性和光催化特性既有联系，又有差别。

TiO2的光催化特性与TiO2的晶型有关，而TiO2超亲水性和TiO2的表面性质密切相关；掺杂适量的Sn可改善TiO2的亲水性和光催化特性;近年来针对TiO2薄膜光诱导超亲水性现象的研究仅限于TiO2、空气（O2）和水之间的作用;实际上纳米TiO2薄膜表面是一个复合界面，研究超亲水现象和TiO2表面（固体）、活性官能团和水三者之间的关系, 特别是研究有关TiO2/SnO2复合薄膜光诱导超亲水性与表面化学活性基团的关系。

实验目的：利用XPS研究溶胶-凝胶法制备的TiO2/SnO2复合薄膜的光诱导超亲水性机理。

分析方法：TiO2/SnO2复合溶胶采用二步水解法制备；TiO2/SnO2 薄膜的亲水特性用JC2000型接触角测量仪测定；薄膜的光催化特性用UV-VIS8500分光光度计测定；XPS分析不同配比制备的TiO2/SnO2复合薄膜样品表面的化学组成、含量、结构变化。

实验结论：TiO2/ SnO2复合薄膜表面化学组成及相对含量：TiO2/ SnO2复合薄膜表面的C1s图谱分析：由表可知不同配比制备的薄膜样品表面C1s谱峰产生了显著变化。

根据C1s谱峰的结合能位置, 知薄膜表面有4种状态的碳：1. 结合能在284.8eV的谱峰，─C─C，或─C─H单键；2. 结合能在286.5eV的谱峰, C─O单键；3. 结合能在288.03eV的谱峰, C=O双键；4. 结合能在288.70eV的谱峰, O─C=O三键。

1#纯TiO2样品表面碳的主要物种由─C─C、─C─H和少量的C─O、C=O组成，表面具有亲水性；掺杂SnO2后的2#、3#样品除主要含─C─C、─C─H和少量C─O物种外，还含有少量O ─C=O物种，呈现超亲水性, 光催化性能也较好；掺杂过量SnO2的4#样品主要是由─C─C，─C─H和少量的C─O物种组成，亲水性和光催化性能下降。

Zn 2+／ZnO掺杂TiO2光催化膜的制备及超亲水改性

，
ＺｎｄｏｅＯ２ｓｌｔｒｐａｅｔｅｍｅａｒｏｉｅｓｍｉｏｄｃｏｏＯｐｄＴｉｏ，ｏｐｅｒｈｔｌｏｘｄｅｃｎｕｔｒｄ－
ｐｎｙｒｄｓｌｅｐｃｉｅｙＢｙｄｐｉｇｐｏｅｓ，ａｔｉｌｗａｏｍｅｎｇａｓａｈｅｃｒｉｒＴｈｔｅｉｇｈｂｉｏｓｒｓｅｔｌ．ｖｉｐｎｒｃｓｈｎｆｍｓｆｒｄｏｌｓｓｔａｒｅ．ｉｅｏｈｒ
ＡｂｓｒｃＭｅａｏｓＺｎａｄｉｓｏｉｅＺｎｗｅｅｕｅｏｄｐｎｏＴｉｔａｔ：ｔｌｉｎ “ ｎｔｘｄＯｒｓｄｔｏｅｉｔＯ，ＳｌｔｒｐｒｈｏｏｉｅＯｏｐｅａｅｔｅｃｍｐｓｔ
摘要：为了提高ＴＯ光催化薄膜的利用效率，ｉ，实验分别采用金属离子ｚ和其氧化物ＺＯ掺杂ＴＯｎｎｉ：的方法，
制备以ＴＯｉ为基体的复合光催化薄膜。利用简单易行的溶胶凝胶法，一种是将Ｚ “ 、ｎｎＺＯ掺杂于ＴＯ溶胶中，ｉ分别制备金属、半导体氧化物掺杂的混合溶胶，采用浸渍提拉的方法以玻璃片为载体涂膜，然后用马弗炉进行热处理制得样
ＴｉｏｏａａｙｉｌｆｒｉｐｏｅｎｆｔｅｅｃｅｃｆＴｉｈｔｃｔｌｔｈｎｆｈＯ２ｐｈｔｃｔｌｔｃｆｍｏｍｒｖｍｅｔｏｈｆｉｎｙｏＯ２ｐｏｏａａｙｉｔｉｉｎ．ＵｓｎｈｅｓｍｐｅｉｉｃｉｇｔｉｌｓｌｇｌｍｅｈｄｓｏｅｉｈｔＺｎｏ — ｅｔｏ，ｎｓｔａ “

TiO2薄膜光致超亲水性与辐照条件的关系的研究

建筑玻璃与工业玻璃
!"# $ 薄膜光致超亲水性与辐照
条件的关系的研究
!"#"$%&’ () *’" %"+$*,()#’,- ."*/"") -’(*(0,)12&"1 #2-"%0’31%(-’,+,&,*3 (4 5,67 4,+8 9)1 ,%%91,9*,() &()1,*,()
自从 !"#$ 年 !%&’()*(+, 等发现 -(.$ 光催化分解水以来!光催化材料就成为许多学者研究的热点! 研究的领域也从半导体材料的光电转换 ! 不断发展到今天的环境光催化领域! 包括空气净化 "污水处理 "抗菌"消毒 !以及近几年比较热门的自清洁材料 "防雾材料等# -(. $ 薄膜$ 一般以玻璃% 陶瓷等为基体材料&就是近年来发展起来的一种新型的光催化材料 # 在 /0 光辐照下 !-(.$ 薄膜具有光催化性和光致超亲水性 !光催化性使吸附在薄膜表面的各种污染物分解 !超亲水性使水能在薄膜表面迅速铺展 ! 将表面的污染物带走 !这样照条件对光致超亲水性的影响
通过改变灯管的种类和数量#得到不同波长和强度的 45 光源 # 分别对自清洁玻璃进行辐照 #研究光致超亲水性与辐照条件的关系( 如图 9% 图 * 所示 # 可以看出 #两种自清洁玻璃从初始接触角到接触角小于 93%# 即达到超亲水状态所需的辐照时间#随着辐照波长的减小 %强度的增强明显缩短 ( 这是由于波长越短和强度越高 # 光子的能量越大 %数量越多 #更容易将电子从价带激发到导带 #形成电子6空穴对 # 根据 ’()* 薄膜光致超亲水性的机理# 电子 6 空穴对越多 #产生的氧空位越多 # 进而吸附更多的水分子# 形成更多表面羟基 # 使表面表现出超亲水性 ( 对 $%& 自清洁玻璃 # 当波长为 *-2./ 时 #仅需 38-H 就达到超亲水状态 $ 而对 !"# 自清洁玻璃当波长为 +,-./ 时 #辐照时长达 99H#接触角才降到 99% 左右 ( 特别是当波长为 +,-./ 时 #无论怎么延长辐照时间#$%& 自清洁玻璃的接触角在

4. 二氧化钛薄膜

纳米二氧化钛薄膜的制备、特性及应用影响纳米TiO 2薄膜特性的因素纳米TiO 2薄膜的制备与表征纳米TiO 2薄膜的特性纳米TiO 2薄膜的应用第2讲1纳米TiO 2薄膜的特性(一）光催化特性接触角的示意图：在气、液、固三相交界点，气-液与液-固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用q 表示。

(二）超亲水性纳米TiO 2薄膜的特性固体表面与水的接触角越小，亲水性越好，当接触角接近0°时，称之为超亲水性。

1(二）超亲水性纳米TiO 2薄膜的特性二氧化钛的光致亲水性这一现象的发现实际上是1995年在TOTO 公司实验室中的一个偶然现象。

他们发现如果在二氧化钛膜的制备过程中加入一定量的SiO 2，在紫外光照下薄膜就获得了超亲水性。

年Wang 等在《Nature 》上撰文报道了经紫外光照射的二氧化钛薄膜具OTiOTiO O TiTiO 2纳米TiO 2薄膜的特性超亲水机理水角：72º（光照前）（光照后）纳米TiO 2薄膜的特性超亲水机理1关于TiO 2薄膜的光致超亲水性机理有一种观点认为光致亲水性是由于光催化降解了吸附在二氧化钛表面的有机物所致。

目前比较认同的观点是二氧化钛表面的超亲水性起因于其表面结构的变化：在紫外光的照射下，氧化钛价带的电子被激发到导带，电子和空穴向氧化钛表面迁移。

电子与纳米TiO 2薄膜的特性纳米TiO 2薄膜的特性(三）抗菌和除臭特性TiO 2薄膜的抗菌和杀毒作用是基于有光谱抗菌性，它可杀除大肠杆菌、绿脓菌、葡萄球菌、霉菌、化脓菌沙门氏菌和曲菌等200多种病毒细菌，其杀毒率高达由于细菌属于单体有机物大分子，光催化杀菌效应是细菌和多种1影响TiO 2薄膜特性的因素(一）影响TiO 2薄膜光催化的因素TiO 2薄膜自身特性TiO 2晶相结构(A > R > (B) > Am 粒径搅拌状况（超声）(二）影响TiO 2膜超亲水特性的因素1.晶相结构的影响影响TiO 2薄膜特性的因素影响TiO 2薄膜特性的因素2.晶面的影响TiO 2单晶表面超亲水性研究表明：TiO 2(110)面和（100）面比（001）更容易受光激发具有超亲水性，这是由于各个晶面具有不同的钛配位结构。

二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究

二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究黑龙江省巴彦县佳木斯大学 154000摘要本文选用白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2和钛酸丁酯C16H36O4Ti作为原料在水热的条件下制备出了白云母/TiO2复合光催化剂。

通过使用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外线光谱分析仪和紫外可见光吸收光谱对其结构进行表征，并研究了复合物的光催化活性。

关键词：白云母/TiO2复合光催化剂；水热合成；光催化1概述1.1 TiO2简介云母是一种表面带有活性基团的层状硅酸铝大分子。

白云母是一种层状矿物，具有高比表面积、强吸附性和良好的化学稳定性。

白云母晶体的切片层可以提供光滑的基底，它的原子级光滑表面易于通过劈开来制备。

为了蛋白质结晶的目的，可以对云母表面进行改性，表面离子可以被各种碱金属离子交换。

改变表面离子对水层的有序性有直接影响，这被称为结构破坏或促进。

除了SFA，表面X射线衍射、原子力显微镜、分子动力学模拟和X射线反射率也被用来确定改性云母及其液体表层的表面结构。

由于白云母的(001)面沿c轴滑动，它可以有两个不同的终端，它们在(010)面上相互成镜像。

二氧化钛是三种不同的多态体：锐钛矿，金红石和板钛矿。

二氧化钛的主要来源和最稳定的形式是金红石。

这三种多态性都可以在实验室很容易地合成。

1.2光催化机理在光照条件下，TiO2表面的超亲水性起因于其表面结构的变化。

在紫外光照射下，TiO2价带电子被激发到导带，电子和空穴向TiO2表面迁移，在表面生成电子空穴对，电子与Ti反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别形成正三价的钛离子和氧空位。

此时，空气中的水解离吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表面羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。

2实验步骤2.1酸处理白云母称取5 g白云母放入三口烧瓶中，加入浓度为20%的稀硫酸150 mL，在水浴锅中80℃搅拌25 min，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，且用0.1mol/L氯化钡溶液检测不出SO42-，放在80℃烘箱中干燥备用。

过氧钛酸溶胶TiO2薄膜及其亲水性研究

膜及其亲水性研究２ｉ
曹开斌，汪洋，汪字炎
（江理工大学，ａ料与纺织学院；．理学院，杭州３０１）浙．材ｂ１０８摘要：过过氧钛酸溶胶凝胶法在不锈铜基底上制备锐钛矿型的纳米ＴＯ通ｉ２薄膜，用ＸＤ、ＤＡ和ＡＦ采ＲＥＸＭ
实验仪器：Ｂ０Ｄ型强力电动搅拌机（Ｊｇ上海标本模型厂）ＡＲＲ型ｘ射线衍射仪（，ＩＸＴＡ瑞士Ｔｅｍｏｈｒ
属或低温有机基底材料上面等优点，越来越受到人们的广泛关注。随后，ｒｍｉｈＩｈｎｓＨｉｃｃｉｏｅ等利用ＰＡｏＴ
溶胶凝胶法在冰浴中以水为溶剂制备了纳米Ｔｉ。粒，研究了其溶胶凝胶反应的主要反应过程及反应Ｏ颗并机理；ｈｎｆａＺａｇｕＹｕｎ等通过实验改进，同样的过程，］以采用乙醇和水混合溶剂为反应体系，室温下制备在了纳米Ｔｉ。薄膜，免了冷却处理。Ｏ避
综合以上的研究结果，实验通过对以上方法进行改进：本以钛酸四丁酯为钛源，室温和纯水的溶剂环在境下制备了过氧钛酸溶胶，利用提拉镀膜方法制得Ｔｉ。薄膜。然后采用ＸＲＥＸＡ和ＡＦ对Ｔ（２并ＯＤ、ＤＭｉ）
２Ｏ１
浙
江
理
工
大
学

阳极氧化法制备TiO2薄膜及其超疏水改性

阳极氧化法制备TiO2薄膜及其超疏水改性随着纳米技术的发展，纳米材料在各个领域展现出了广阔的应用前景。

其中，氧化钛（TiO2）作为一种重要的纳米材料，在光催化、电化学和生物医学等领域具有广泛的应用。

然而，由于其表面能较高，TiO2薄膜往往具有亲水性，限制了其在一些特殊应用中的使用。

为了克服这一问题，研究人员们通过改性方法，将其表面改变为超疏水性，以提高其特殊应用的效果。

阳极氧化法是一种常用的制备TiO2薄膜的方法。

该方法通过在金属钛表面形成氧化层，然后经过热处理和酸洗等工艺，得到具有一定厚度和结构的TiO2薄膜。

这种方法制备的TiO2薄膜具有良好的结晶性和致密性，适用于各种改性处理。

超疏水性是指材料表面具有极高的接触角，使水滴在其表面上呈现出较大的接触角，从而实现水滴的快速滚落，表现出良好的自清洁性。

在TiO2薄膜的超疏水改性中，常常采用改变薄膜表面形貌和增加表面能的方法。

改变薄膜表面形貌是实现超疏水性的一种常见方法。

通过调控阳极氧化过程中的电压、时间和电解液成分等参数，可以改变薄膜的孔洞形貌和粗糙度，从而改变其表面的接触角。

研究发现，当薄膜表面具有一定的微纳米结构时，可以增加其表面积，提高接触角，实现超疏水性。

增加表面能是另一种常用的超疏水改性方法。

通过在阳极氧化后，在薄膜表面进行各种化学处理，使其表面形成亲水性或疏水性的功能基团。

例如，可以利用硅烷偶联剂在薄膜表面形成疏水性基团，从而实现超疏水性。

综上所述，阳极氧化法制备TiO2薄膜并进行超疏水改性是一种有效的方法。

通过调控阳极氧化过程和后续的化学处理，可以获得具有超疏水性的TiO2薄膜，从而拓展其在各个领域的应用。

未来的研究可以进一步深入探究薄膜的制备工艺和改性方法，提高其超疏水性能，并探索其在自清洁、防污染和抗菌等方面的应用潜力。

光诱导TiO2薄膜超亲水性的研究

触角接近１。这些结果说明紫外光幅射后Ｔｏ表。ｉ２
面具有超亲水性的同时也具有亲油性，即此时Ｔｉ２ｏ
表面具有双亲性。
但紫外光幅射对ＴＯ亲水性变化的机理研究ｉ２
目前尚未得到满意的结果，见的观点主要有两常
种Ｊ。一种观点认为：光诱导亲水性是由于光催化
化作用也可以共同达到长期的防污与自洁净功能。
基或其他气体发生化学反应而失去活性，宏观上表现为表面与水的接触角变大。
１２影响亲水性因素．
当表面附有污染物时，由于表面具有强的亲水性，附
Ｔｏ表面的亲水性与其表面的物理性质、ｉ２几何结构和化学组成等因素有关，以通过改善表面的可粗糙度等物理方法和提高表面羟基含量或添加其他改性物质等化学方法来提高表面的亲水性。在制备ＴＯ薄膜的过程中，常加入少量聚乙ｉ２通
维普资讯
第２６卷第６期
２００６年１２月
山
西
化
工
ＩＮＤＵＳＴＲＹ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｖｏ．６Ｎｏ６Ｉ２．Ｄｅ．２０ｃ０６
ＳＮＸＩＣＨＡＨＥＭＩ（
爹鞲琴臻
光诱导Ｔｉ薄膜超亲水性的研究Ｏ２
体复合、添加有机物提高光催化活性；用纳米半导体Ｔｉ２ｏ表面的接触角为１。右，在紫外光幅射以Ｏ左而的固载等制备方法来优化光催化剂的制备工艺；从后接触角变为１左右【。另有实验结果表明：。４Ｊ在紫污水处理、气体净化、抗菌除臭、涂料行业和化妆品外光的幅射下，十六烷、四氢化萘与Ｔｏ表面的接ｉ２

纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究毕业论文

毕业设计（论文）纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究1 绪论二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。

二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。

二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑[1]；它又具有锌白一样的持久性。

二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。

在过去的研究中，用半导体粉末对水、油和空气中的有毒有机化合物进行光催化降解和完全矿化引起了人们的大量关注。

由于抗光腐蚀性，化学稳定性，成本低，无毒和强氧化性，二氧化钛被作为应用最广泛的光催化剂来光降解水和空气中的有毒化合物。

但是二氧化钛具有较大的带隙（锐钛矿相二氧化钛为3.20ev）因此，只有较小一段太阳光区域，大约为2%~3%紫外光区可被应用[2]。

人们尝试用各种制备方法，如贵金属掺杂、氧化物复合、表面修饰等等方法，防止和减少电子与空穴的复合，提高催化剂的光催化活性。

众所周知，吸附和催化的效率与固体的孔径及表面积有关，因此，对二氧化钛进行修饰、改性及增大比表面积是提高光量子效率和增大反应速率的一个有效的方法与途径。

1.1 TiO2的结构与基本性质1.1.1物理常数及结构特征表1 TiO的物理常数1.1.2 TiO2的结构特征在自然界中，TiO2存在三种晶型结构，即金红石、锐钛矿和板钛矿。

这些结构的区别取决于TiO68-八面体的连接方式，图1-1是TiO68-八面体的两种连接方式，锐钛矿结构是由TiO68-八面体共边组成，而金红石和板钛矿结构则是由TiO68-八面体共顶点且共边组成。

锐钛矿TiO2中的每个八面体与周围8个八面体相连，金红石TiO2中每个八面体与周围10个八面体相连。

事实上锐钛矿可以看做是一种四面体结构，而金红石和板钛矿则是晶格稍有畸变的八面体结构[3]。

简单地认为锐钛矿比金红石活性高是不严谨的，它们的活性受其晶化过程的一些因素影响。

影响溶胶—凝胶法制备TiO2薄膜的因素及改性途径

影响溶胶—凝胶法制备TiO2薄膜的因素及改性途径自从1972年Fujishima和Honda发现在光电池中TiO2单晶光分解水后，TiO2的光催化性能成为人们的研究热点，TiO2由于具有强氧化性、耐酸碱性好、化学性质稳定、无毒性等优点成为当前最有应用潜力的一种光催化剂。

但由于粉末型TiO2光催化剂存在分离困难、易团聚和不易回收等缺点，所以常常将TiO2光催化剂制成薄膜。

制备TiO2薄膜的方法主要有：化学气相沉积法、磁控溅射法、溶胶-凝胶法[4、5]和液相沉积法等，其中，以溶胶-凝胶法较常见。

本文对溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的影响因素及改性等方面进行介绍，并对近年来采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜在光催化领域中的应用等进行综述和展望，期望对TiO2光催化材料的研究与开发起到一定的帮助。

2 溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的工艺及优缺点溶胶-凝胶法一般以钛醇盐及其相应的溶剂为原料，加入少量水及不同的酸和络合剂等，经搅拌和陈化制成稳定的溶胶；然后用浸渍提拉、旋转涂层或喷涂等方法将溶胶施于经过清洁处理的载体表面；最后经干燥煅烧，在载体表面形成一层薄膜。

溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜包括以下步骤：（1）金属盐水解；（2）胶溶；（3）陈化；（4）浸涂；（5）干燥；（6）煅烧。

Sol-Gel 法制备负载型TiO2具有以下优点：1）高度均匀性，对多组分其均匀度可达分子或原子级；2）可降低烧结温度；3）化学计量比较准确，易于掺杂改性；4）工艺简单，易推广。

但是溶胶-凝胶法多采用钛的醇盐为原料，成本较高，而且通过钛酸丁酯的水解和缩聚而形成溶胶的过程中涉及大量的水和有机物，所制备的TiO2薄膜在干燥过程中容易引起龟裂，这都需要进一步研究和改进。

3 影响溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的因素溶胶-凝胶法制膜的关键在于溶胶的配制，为了使衬底上的溶胶膜能迅速水解而得到具有一定厚度的透明薄膜，溶胶的配制应使成膜物质、溶剂、有机交联剂和催化剂之间的比例达到最佳，这样才能制备出高质量的薄膜。

Cu掺杂TiO2薄膜的超亲水性与电化学特性研究

维普资讯
第２卷第２８期２００８年６月
光电子技术
ＯＰＴＯＥＩＥＣＴＲＯＮＩＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＣ
Ｖｏ．８Ｎｏ．１２２
Ｊｎ２的超亲水性与电化学特性研究
杨修文江锐石义杰
（阳师范高等专科学校物理系，郧湖北丹江口市４２Ｏ）４７Ｏ
摘
要：通过溶胶一胶方法分别在ＩＯ和玻璃表面制备了Ｔｉ：ｕ薄膜，究了ＴＯｚＣ凝Ｔ０Ｃ研ｉ：ｕ
薄膜在３５ｎ的紫外光照射下的光致超亲水性及在ＮａＳ电解溶液中的循环伏安行为，研究了、６ｍＯ掺杂浓度对薄膜的光致超亲水性的影响。结果表明，紫外光的照射下，ＯＣ在Ｔｉ：ｕ薄膜电极表现
Ｃｈｒｔｉｔｃ－ａａｃｅｒｓｉｓｏｆＣｕｄｏｐｄＴｉＴｈｎＦｉｓｅＯ２ｉｌｍ
ＹＡＮＸｉ— ｎ，ＩＧｕｗｅＪＡＮＧＲｉＳ — ｅｕ，ＨＩｊＹｉｉ
（ｐｒｍｅｔｏＰｈｙｉｓＹｕｙｎａｈｒＣｏｌｇ，ｉｎｋｕＨｕｅ４７０ＨＮ）Ｄｅａｔｎｆｓｃ，ｎａｇＴｅｃｅｌｅｅＤ口ａｇｏｂｉ４２０，Ｃ
ｒｄａｅｙＵＶｉｈ．ＷｉｈｐｏｅｍｏｎｆＣｕ（ｌｒｔｏｏ／：．０）ｄｐｄｔｉｉａｉｔｄｂｌｔｇｔｒｐｒａｕｔｏｍｏａｉｆＣｕＴｉ００２ｏｅｈｎｆｍｓｌ

Ag-TiO2多孔薄膜及其非紫外光辐照下的超亲水特性

（化学工程联合国家重点实验室，浙江大学化学工程与生物工程学系，浙江杭州３１００２７）
摘要：采用溶胶凝胶法，以钛酸丁酯为前驱体、硝酸银络合物为银源、聚乙二醇２０００（ＰＥＧ２０００）作为结构导向剂，制备超亲水多孔Ａｇ．ＴｉＯ２复合薄膜。用ｘ射线衍射仪、ｘ射线光电子能谱仪、扫描电镜、原子力显微镜表征
ｄｉｆｅｒｅｎｔＡｇａｎｄＰＥＧ２０００ｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆｓｔａｔｉｃｗａｔｅｒｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅ，ｗｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｌｏｎｇ — ｔｅｍｒｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ａｇ — ｄｏｐｉｎｇｓｉｇｎｉｉｃｆａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔａｎｄｓｈｏｒｔｅｎｅｄｗｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅ，ａｎｄｐｏｒｏｕｓｓｕｒｆａｃｅｗｉｔｈｈｉｇｈｒｏｕｇｈｎｅｓｓｆａｖｏｒｅｄｌｏｎｇ — ｔｅｒｍｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ．ＴｈｅＡｇ — Ｔｉ０２ｔｈｉｎｉｌｆｍｓｗｉｔｈ１０％Ａｇｄｏｐｉｎｇａｎｄ５％ＰＥＧ２０００ｃｏｎｔｅｎｔｓｈｏｗｅｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｕｎｄｅｒｎａｕｒｔａｌｌｉｇｈｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔｓｃｏｕｌｄｆｕｌｌｙｓｐｒｅａｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｗｉｔｈｉｎ０．２ｓｅｃｏｎｄｗｉｔｈｓｔａｔｉｃｗａｔｅｒｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅｏｆ０。．Ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙｗａｓｍａｉｎｔａｉｎｅｄｆｏｒｍｏｒｅｔｈａｎ３０ｄｗｈｅｎｔｈｅｔｈｉｎｆｉｌｍｓｗｅｒｅｓｔｏｒｅｄｉｎｄａｒｋｐｌａｃｅ．

氮掺杂TiO2薄膜的溶胶凝胶法制备及其光催化性能和亲水性的影响研究

薄膜光催化性能最优，薄膜对甲基橙的降解率可达４．
３，时掺入的Ｎ不是以取代Ｏ的位置形式存在，此且
紫外光照射后薄膜的接触角达到Ｏ，现为超亲水性。。表关键词：二氧化钛；掺杂；氮光催化性能：亲水性
效率低。复合半导体中的Ｓｏ一２系虽然亲水性ｉ２Ｔｉ体ｏ
能不错，是光催化性能不够理想。但
２ＯＯ１年７ＲＡｓｈＬ月．ａｉ阳在Ｓｉｎｅ】ｃｃ上提出了用Ｎｅ
催化前后甲基橙水溶液的吸收峰的吸收度，观察在不同样品的光催化下甲基橙水溶液的光降解效果，析分
样品的光催化性能。采用ＵＶ一１１ｐ紫外可见吸收光谱仪测试紫外２０一ｃ可见吸收光谱。
掺杂来修饰ＴＯｚｉ能带的方法。通过Ｎ的Ｐ轨道和Ｏ的２ｐ轨道混合，而使得价带顶能级升高（带宽度从禁变窄）提高太阳光的利用率，善其光催化性能。，改
是此前的文献中并没有这方面的报道，本研究无论故
在氨气气氛下热处理，通过ＥＳ表征，功将氮掺入Ｄ成薄膜中，得了Ｔｉ一Ｏ制Ｏ２Ｎ（＜＜１薄膜。在制备）Ｔｉ薄膜过程中，用１０４０５０３种不同的干Ｏ２选８、０、０ ℃ 燥温度，在每种干燥温度条件下对薄膜进行氨气气氛

光催化TiO2薄膜的制备、性能及其应用

１２１ＭＣＤ法．ＯＶ
１光催化Ｔ２ｉ薄膜的制备０
制取砸薄膜的方法很多，电子束蒸发，有射频溅射，薄膜的热氧化，速热氧化，学气相沉积钛快化（Ｖ）溶胶一凝胶法（０一硝）ＣＤ，ｓｌ等。其中最常用的为溅射法、化学气相沉积法和溶胶一凝胶法三种。１１溅射法．溅射镀膜法是利用直流或高频电场使惰性气体发生电离，产生辉光放电等离子体，电离产生的正离子高
摘
要：Ｔ２薄膜固其优异的光催化特性而被广泛使用在环境保护、０生态建材及医学等领域。本文系统地介绍了光催化０薄膜的制备方法、２光催化机理和超亲水性机理，以及Ｔ０薄膜材料的性能和应ｉ２
用领域。
关键词：０薄膜；制备工艺；光催化机理；应用领域２
慢的缺点。
日益严重，利用ｎ２催化特性进行环境净化愈来愈０光受到重视＿２Ｊ０。在一定能量的光照条件下，２仅能０不降解环境中的有害有机物，成０２生０和ｏ，而且可以氧化去除大气中低浓度的氮氧化物Ｎ和含硫化台物ｑＨＳＳ，２、等有毒气体。另外，Ｏ光催化面０还具有杀菌、２去臭等作用，可进一步净化、改善我们的生活环境＿。４Ｊ然而，传统的ｎ２催化剂应用局限于粉末分散悬浮０光体系，而悬浮体系存在难以分离和回收，易凝聚等缺容点。因此，２０的固载化和反应分离一体化成为光催化领域中很有挑战性的课题之一。光催化薄膜作为具有反应与分离双功能的新材料成为催化新材料的热点。并且，光催化ｎ薄膜可拓展０的工业用途。２

rGO改性TiO2薄膜的制备及光催化性能

rGO改性TiO2薄膜的制备及光催化性能李翠霞;任一波;杨轩;胡瑞兵;杨志忠【摘要】氧化石墨烯-二氧化钛(GO-TiO2)前驱体溶胶经浸渍-提拉成薄膜,再经热处理、紫外辐照还原得到还原氧化石墨烯-二氧化钛(rGO-TiO2)薄膜.利用XRD、Raman、SEM对薄膜进行表征分析.通过光催化还原Ag+以及光催化降解甲基橙研究GO加入量对rGO-TiO2薄膜光催化性能的影响;并将光催化还原Ag+后的薄膜直接用于降解甲基橙.结果表明:薄膜中TiO2的晶相为锐钛矿相与金红石相的混合晶相,GO部分被还原为rGO;薄膜表面平整,片状rGO均匀镶嵌其中;当GO质量分数为1.0％和1.5％时,rGO-TiO2薄膜的光催化性能接近,光催化还原Ag+的效率为93％左右,光催化降解甲基橙的效率为92％左右;光催化还原Ag+后的薄膜直接用来降解甲基橙,其降解效率明显提高.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2018(044)005【总页数】5页(P28-32)【关键词】还原氧化石墨烯;改性;TiO2薄膜;光催化【作者】李翠霞;任一波;杨轩;胡瑞兵;杨志忠【作者单位】兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,甘肃兰州730050;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,甘肃兰州730050;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,甘肃兰州730050;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,甘肃兰州730050;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TB34近年来，环境中的水污染问题日益突出，其中工业废水的排放是造成水污染的重要原因之一.不同行业的工业废水成分千差万别，如电镀废水中含有铬、锌、铜、镍、镉、银、金等重金属离子[1]；印染废水中含有甲基橙、亚甲基蓝、孔雀石绿等各种对生态系统危害极大的有机污染物[2].如何有效处理这些污染物成为当前的一个研究重点.其中半导体光催化氧化技术由于其易操作、能耗低、高效等优点已被视为污水处理极具前景的方法[3]，可以实现重金属离子的还原和有机污染物的降解.有相关研究报道，沉积适量金属及其离子于半导体表面可以增强其光催化活性[4].若先利用光催化剂还原废水中的重金属离子，使重金属离子沉积在催化剂表面，再直接利用其降解有机污染物，既去除并回收了水体中的重金属离子，又能使光催化剂具有更佳的光催化效果；同时免去还原后金属的富集回收过程，简化工艺，降低成本，是一个污水处理的新思路.在众多半导体光催化剂中，TiO2有着强氧化性、廉价、无毒、化学性质稳定等优点，是一种有效的光催化剂[5]，但粉体TiO2有着使用后难分离、难回收等缺点.将其制备为TiO2薄膜，因薄膜材料具备易回收、可循环利用和处理简单等优势，更具应用潜力[6].将TiO2制备成薄膜，其光催化效率依然受到自身光生载流子易复合的限制[7].考虑到石墨烯独特的结构和物理化学性能(比表面积(2 630 m2/g)以及优良的导电性能)[8]，将其引入到TiO2薄膜中，可以有效转移TiO2的光生电子，抑制TiO2光生电子-空穴对的复合，进而获得性能更加优异的光催化剂.本文提出制备不同GO加入量的rGO改性TiO2薄膜，即rGO-TiO2薄膜.分别研究薄膜中GO加入量对其光催化处理水中Ag+或甲基橙性能的影响，并用实验所得光催化还原Ag+后的rGO-TiO2薄膜进行光催化降解甲基橙的实验，以比较薄膜还原Ag+前后光催化性能的变化.1 实验1.1 样品的制备1.1.1 GO的制备采用改进Hummers法制备GO[9].先将184 mL浓硫酸和48 mL浓硝酸加入到预先放置在冰水浴(5 ℃以下)中的三口烧瓶中，磁力搅拌条件下缓慢加入2 g天然鳞片石墨；搅拌反应30 min后加入12 g高锰酸钾，冰水浴反应2 h.再将水浴温度升高至35 ℃反应30 min，再升温至85 ℃继续反应30 min后，加入200 mL蒸馏水保持水浴温度搅拌30 min，终止反应，滴加20 mL过氧化氢后静置；之后进行酸洗、水洗至中性且无，干燥得到GO黑色固体.1.1.2 GO-TiO2前驱体溶胶的制备将17.5 g柠檬酸加入到82 mL无水乙醇中搅拌至完全溶解；加入25 mL钛酸四丁酯同时搅拌反应30 min；滴加5 mL蒸馏水，继续反应30 min，得到浅黄色TiO2前驱体溶胶，陈化后加入0.6 g聚乙烯吡咯烷酮；再将不同量的GO(占TiO2质量分数的0.1%，0.5%，1.0%，1.5%)加入到TiO2溶胶中得到GO-TiO2前驱体溶胶.1.1.3 rGO-TiO2薄膜的制备将清洗过的基片分别浸入上述不同GO加入量的GO-TiO2前驱体溶胶中，静置3 min后，匀速提拉出来，放入100 ℃的真空干燥箱中干燥25 min；重复以上步骤10次可制得不同GO加入量的10层GO-TiO2前驱体薄膜；将此前驱体薄膜放入马弗炉中在400 ℃下热处理3 h，随炉冷却后取出，得到不同GO加入量的GO-TiO2薄膜，记为x%GO-TiO2薄膜(x=0.1，0.5，1.0，1.5).在高压汞灯下辐照还原6 h，即可得到部分还原的氧化石墨烯-TiO2薄膜，对应记为x%rGO-TiO2薄膜.1.2 样品表征采用D8/axs型X射线衍射仪检测薄膜样品的物相组成；Invia型拉曼光谱仪分析样品的分子结构；JSM-6701F型扫描电子显微镜检测薄膜样品的形貌；7230G型紫外-可见分光光度计测定Ag+和甲基橙溶液的质量浓度.1.3 光催化性能测试光催化装置为自行设计，光源为250 W高压汞灯(GYZ250)且距液面15 cm.光催化还原Ag+实验：取10片rGO-TiO2薄膜于100 mL原始pH(pH≈7)、质量浓度20 mg/L的AgNO3水溶液中，暗吸附40 min后打开光源，每隔20 min 取一次试样，利用国标法提供的3,5-Br2-PADAP([2-(3,5)-二溴-2-吡啶偶氮]-5-二乙氨基苯酚)分光光度法[10]测定水溶液中Ag+的质量浓度.光催化降解甲基橙实验：取10片rGO-TiO2薄膜于100 mL的pH≈3、质量浓度20 mg/L的甲基橙水溶液中，暗吸附30 min后加入2 mL过氧化氢溶液.打开光源，每隔20 min取一次试样，利用紫外分光光度计测试水溶液中甲基橙的质量浓度.将紫外还原Ag+ 80 min后的1.0%rGO-TiO2薄膜(记为1.0% rGO-TiO2-Ag)用蒸馏水清洗并吹干后，用于进行甲基橙的光催化降解，测试方法同上.设废水(Ag+或甲基橙水溶液)初始质量浓度为C0，光催化一定时间后废水质量浓度为C，则光催化效率η可由下式求得η×100%(1)2 结果与讨论2.1 X射线衍射(XRD)分析TiO2和1.0%rGO-TiO2薄膜样品的X射线衍射图如图1所示.由图可知，TiO2和rGO-TiO2薄膜样品都在2θ=25.3°、37.8°、48.2°、54.0°、62.8°附近处出现了衍射峰，比较标准PDF卡(JCPDS No.89-4921)可知：上述各衍射峰分别与锐钛矿型TiO2的(101)、(004)、(200)、(105)、(204)晶面衍射峰对应；此外，TiO2和rGO-TiO2薄膜样品在2θ=27.5°处的衍射峰对应于金红石相TiO2的(110)晶面衍射峰(标准PDF卡片JCPDS No.89-4920).以上分析表明，400 ℃热处理的TiO2薄膜及rGO-TiO2薄膜中TiO2均为锐钛矿相和金红石相的混合晶相，rGO 的引入未改变TiO2的晶体结构.rGO-TiO2薄膜样品的XRD图谱中并未观察到碳类相关特征衍射峰，这可能是由于rGO较低的质量分数以及相对低的衍射强度所致[11].图1 TiO2和1.0%rGO-TiO2薄膜的XRD图谱Fig.1 XRD patterns of TiO2 and1.0%rGO-TiO2 films2.2 拉曼(Raman)光谱分析拉曼检测是一种辨别样品分子结构的有利手段.其中，1.0%GO-TiO2和1.0%rGO-TiO2薄膜的拉曼光谱如图2所示.由图中可以看出,还原前后薄膜在144、396、517、638 cm-1附近都出现了振动峰，这些振动峰分别与锐钛矿型TiO2的Eg、B1g、A1g+B1g、Eg特征峰对应[12]；1 379、1 613、2 672 cm-1附近的振动峰则分别与石墨烯的D、G和G′峰相对应，D峰源于石墨烯边缘或平面内SP3缺陷和无序碳，而G峰源于石墨烯平面内有序SP2碳原子的振动[13].D峰与G峰强度比(ID/IG)可表征石墨烯的缺陷密度，强度比越低说明石墨烯缺陷密度越低[14].由图2b中可以看出，从GO-TiO2薄膜到rGO-TiO2薄膜，ID/IG值从1.192降低到1.081，但D峰依然存在.证明经紫外辐照后，薄膜样品中GO部分被还原为rGO.2.3 扫描电子显微镜(SEM)分析图3a为w(rGO-TiO2)=1.0%薄膜样品表面的SEM图，薄膜表面平整均匀，镶嵌很多白色片状微粒.这是由于本实验所采用的柠檬酸(结构中含有三个羧基和一个羟基)与钛酸四丁酯发生如式(2)单齿配位反应[15]后，进一步与分散在溶胶中的GO 反应，形成具有位阻效应的复杂络合物，经过热处理及紫外辐照还原后在薄膜中形成均匀分布的负载有纳米TiO2粒子的rGO片.图3b是1.0%rGO-TiO2薄膜样品的截面图.如图所示，薄膜厚度均匀，与玻璃基体连接紧密，可以看出经溶胶-凝胶法制备的10层rGO-TiO2薄膜厚度约为2.5 μm，这与相关学者采用浆料法制备的TiO2薄膜厚度相当[16].图2 1.0%GO-TiO2和1.0%rGO-TiO2薄膜的拉曼光谱图及其局部放大图Fig.2 Raman spectra of 1.0%GO-TiO2 and 1.0%rGO-TiO2 films and its partial enlarged detail图3 w(rGO-TiO2)=1.0%薄膜样品表面和截面SEM图片Fig.3 SEM patterns of surface and cross-section of 1.0% rGO-TiO2 film2.4 光催化性能测试2.4.1 GO加入量对薄膜光催化还原Ag+性能的影响由图4可知，前40 min的暗吸附阶段，加入不同量GO制备的rGO-TiO2薄膜对Ag+的吸附效果与TiO2薄膜相比都明显提高.这主要源于rGO-TiO2薄膜中，rGO表面依然存在一些羟基和羧基官能团，可以与Ag+发生吸附作用，从而提高薄膜对其的吸附能力.光照之后，相较于TiO2薄膜，加入不同量GO制备的rGO-TiO2薄膜的光催化效率都有所增加，并且随着GO加入量的增加，光催化效率呈现增加后逐渐稳定的趋势，80 min时1.0%与1.5%样品对Ag+光催化还原率接近且均达到93%左右，这主要是由于薄膜之中的rGO片使得导带上的电子很容易通过TiO2与石墨烯的接触面传递到石墨烯中，促进了TiO2电子与空穴的分离.图4 TiO2和不同GO加入量(0.1、0.5%、1.0%、1.5%的rGO-TiO2薄膜对Ag+光催化还原率的影响Fig.4 Effect of TiO2 and rGO-TiO2 films with different addition amount of GO(0.1%, 0.5%, 1.0%, 1.5%)on photocatalytic reduction efficiency of Ag+2.4.2 GO加入量对薄膜光催化降解甲基橙性能的影响由图5可知，前30 min的暗吸附阶段，加入不同量GO制备的rGO-TiO2薄膜光催化剂对甲基橙的吸附效果与TiO2薄膜相比都明显增加，这主要源于rGO的大π键体系和二维平板状结构与甲基橙产生共轭作用，从而提高薄膜对其的吸附能力.光照之后，相较于TiO2薄膜，加入不同量GO制备的rGO-TiO2薄膜的光催化效率都有所增加，并且随着GO加入量的增加，光催化效率呈先增加后逐渐稳定的趋势，120 min时1.0%与1.5%样品对甲基橙的降解效率接近且均达到92%左右，这主要是薄膜中的rGO片能够及时转移TiO2的光生电子，有效抑制了TiO2光生电子-空穴对的复合，提高了薄膜的光催化效率.图5 TiO2和不同GO加入量(0.1%、0.5%、1.0%、1.5%)的rGO-TiO2薄膜对甲基橙光催化降解率的影响Fig.5 Effect of TiO2 and rGO-TiO2 films with different addition amount of GO (0.1%, 0.5%, 1.0%, 1.5%) on photocatalytic degradation efficiency of methyl orange图6 1.0%rGO-TiO2-Ag薄膜和1.0%rGO-TiO2薄膜光催化降解甲基橙性能对比Fig.6 Comparison of photodegradation performance of 1.0%rGO-TiO2-Ag film to that of 1.0%rGO-TiO2 film2.4.3 rGO-TiO2-Ag薄膜光催化降解甲基橙1.0%rGO-TiO2-Ag薄膜(2.4.1中还原Ag+ 废水80 min后所得)用蒸馏水清洗并吹干后，直接用于进行甲基橙的光催化降解并和1.0%rGO-TiO2薄膜的性能进行对比，结果如图6所示.与1.0%rGO- TiO2薄膜相比，1.0%rGO-TiO2-Ag薄膜对甲基橙的吸附及光催化效果均有所增加.光照120 min时，二者对甲基橙的降解率分别为96%和92%.1.0%rGO-TiO2-Ag薄膜对甲基橙光催化性能的提升主要源于银颗粒可将TiO2导带上光生电子快速转移，从而促进TiO2光生电子-空穴对的分离，提高薄膜光催化活性[17].3 结论柠檬酸作为钛酸四丁酯的水解抑制剂和表面活性剂的同时可通过络合作用获得表面平整的、rGO均匀镶嵌其中的rGO-TiO2薄膜；引入rGO不改变TiO2的晶体结构，可以明显提高TiO2薄膜对于Ag+的光催化还原性能与甲基橙的光催化降解性能；相较于TiO2薄膜，1.0%rGO-TiO2薄膜对Ag+的光催化还原率提高了23.5%，对甲基橙的光催化降解率提高了21%；1.0%rGO-TiO2薄膜在还原Ag+后再进行光催化降解甲基橙，其对甲基橙的光催化降解效率从载银前的92%提高到了96%.致谢：本文得到省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室开放课题(SKLAB02015010)的资助，在此表示感谢.参考文献：【相关文献】[1] ALGARRA M,JIMÉNEZ M V,RODRGUEZ-CASTELLN E,et al.Heavy metals removal from electroplating wastewater by aminopropyl-Si MCM-41 [J].Chemosphere,2005,59(6):779-786.[2] HU X,LEI L,CHEN G,et al.On the degradability of printing and dyeing wastewater by wet air oxidation [J].Water Research,2001,35(8):2078-2080.[3] TANVEER M,GUYER G T.Solar assisted photo degradation of wastewater by compound parabolic collectors:Review of design and operational parameters[J].Renewable &Sustainable Energy Reviews,2013,24(10):534-543.[4] SHENG W R,ZHAO W K,HE F,et al.TiO2-based photo-catalysis and its applications for wastewater treatment [J].Progress in Chemistry,1998,10(4):349-361[5] BHATKHANDE D S,PANGARKAR V G,BEENACKERS A A.Photocatalytic degradation for environmental applicationsa review [J].Journal of Chemical Techonlogy and Biotechnology,2002,77(1):102-116.[6] WANG D T,LI X,CHEN J F,et al.Enhanced photoelectron catalytic activity of reduced graphene oxide/TiO2 films for dye degradation [J].Chemical EngineeringJournal,2012,198-199 (4):547-554.[7] DUMITRIU D,BALLY A R,GBALLIF C,et al.Photocatalytic degradation of phenol by TiO2 thin films prepared by sputtering [J].Applied Catalysis B:Environment,2000,25(2/3):83-92.[8] GEIM A K.Graphene:statue and prospect [J].Science,2009,324(5934):1530-1534.[9] 吴强红.rGO-TiO2薄膜的制备及其光催化性能研究 [D].兰州: 兰州理工大学,2015.[10] 洪水皆,冷文宣.3,5-二溴-PADAP分光光度法测定工业废水中痕量银 [J].中国环境监测,1987(1):70-73[11] WANG W,YU J,XIANG Q,et al.Enhanced photocatalytic activity of hierarchical macro/mesoporous TiO2-graphene composites for photodegradation of acetone in air [J].App-lied Catalysis B Environmental,2012,119-120(3):109-116.[12] NAINANI R K,THAKUR P.Facile synthesis of TiO2-RGO composite with enhanced performance for the photo- catalytic mineralization of organic pollutants [J].Water Science & Technology,2016,73(8):1927-1936[13] ZHANG Y H,ZHANG N,TANG Z R,et al.Improving the photocatalytic performance of graphene-TiO2 nanocomposites via a combined strategy of decreasing defects of graphene and increasing interfacial contact [J].Physical Chemistry ChemicalPhysics,2012,14(25):9167-9175.[14] LI B,ZHU L,WU D,et al.Photochemical chlorination of graphene [J].AcsNano,2011,5(7):5957-5961.[15] 李翠霞,金海泽,谭高伟,等.rGO/TiO2复合光催化剂的制备及光催化性能 [J].中国环境科学,2017,37(2):570-576.[16] 李改.石墨烯/TiO2纳米复合薄膜的制备及光电性质研究 [D].合肥: 安徽大学,2011.[17] 史载锋,张苏敏,林小明.光催化还原法制备载银二氧化钛 [J].海南师范学院学报(自然科学版),2011,14(4):67-70.。

超疏水二氧化钛薄膜的制备及其经紫外光照射引发的超亲水性研究

23当水滴接触经低表面能材料辛基三甲氧基硅烷表面修饰后的tio2薄膜表面时由于在粗糙的膜表面捕获了大量的空气水滴不能渗入其中因而水滴实际上是和一个由空气和硅烷修饰的tio2微米花朵所组成的复合表面相接触根据cassie方程38cosfs1cose1式中表示粗糙表面的表观接触角fs表示水滴下面水滴与基底的接触界面占复合界面的面积分数相应地1fs则表示水滴与空气的接触界面所占的面积分数e表示具有和粗糙表面相同化学组成的光滑表面的接触角用tio2溶胶拉膜制得的薄膜模拟把164和e110代入上述方程可以得到fs6这意味着当水滴放置在这种表面上时在接触界面上只有约6的面积是水滴和固体接触而有约94的面积是水滴和空气接触因此产生了超疏水现象
制 0.15 mol · L-1 TiCl3 溶液，把经过预处理的玻璃片直立于 TiCl3 溶液中，在聚四氟乙烯内衬的密闭反应釜中，160 ℃ 反应 2 h 后，取出玻璃片置于 60 ℃ 的蒸馏水中浸洗，可以观察到在玻璃基底上会沉积一层致密的二氧化钛薄膜，室温晾干备用。
1.4
面自由滚落并带走灰尘 [2-3]。上述现象说明，在水黾的腿部、荷叶的表面具有良好的疏水性。固体表面
收稿日期：2010-06-11 。收修改稿日期：2010-07-23 。国家自然科学基金资助项目 (No．20475077) 。
＊
通讯联系人。 E-mail ：yanlongshi726@ ；Tel ：15193467186 第一作者：石彦龙，男，30 岁，讲师；研究方向：疏水材料。
(211) 晶面 , 其晶面间距依次为 0.032 5、0.024 9 和 0.016 9 nm 。根据 Scherrer 公式, 可以计算(110) 、(101) 和 (211) 晶面对应的晶粒的尺寸分别为 D110=19.7 nm ，D101=20.2 nm ，D211=21.5 nm ，这与 FE-SEM 观察

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ＡＦＭ．Ｐａａｔｒｉｅａｎｅｌｎｅｐｒｔｒｎｉｍｈｉｋｎｅｓａｆｃｉｈｅｈｄｒｐｈｌｃｐｏｐｒｙｗｅｅｒｍｅｅｓｌｋｎａｉｇｔｍｅａｕｅａｄｆｌｔｃｓｆｅｔｎｇｔｙｏｉｉｒｅｔｒ
亲水性随膜厚增大而提高，当膜厚超过８ｍ后趋于稳定．５ａ
关键词：ＴＯｉ薄膜；溶胶一凝胶；旋涂技术；亲水性
中图分类号：Ｔ３Ｑ１４文献标识码：Ａ文章编号：０４０６（０８０ —０６０１０ —３６２０）１０７— ３
ａ，ｃｙｔｌｓｚｎｔａｇｅｏｆ１ｍｒｓａｉｅｉｈｅｒｎ０￣３０ａｍｏｌｇｌｐｏｃｓｏｂｎｉｔｐｉ－ｏｔｎｇｔｃｏｏ．Ｔｈｂｙｓ — ｅｒｅｓｃｍｉｎｇｗｉｈｓｎｃａｉｅｈｎｌｇｙｅｐｈｔｉｕｃｄｓｐｅ — ｙｄｏｉｉｒｐｒｙｏｆＴｉｆｌｔｉｄｗａｎｅｔｇａｅｈｅｈｅｐｏｆＸＲＤｎｄｏｏｎｄｅｕｒｈｒｐｈｌｃｐｏｅｔＯ２ｉｍｏｂａｎｅｓｉｖｓｉｔｄｂｙｔｌａ
ＰｒｐｒｔｏｆｔｅＴｉｌａｄＩｓＰｈｔｉｕｅｅａａｉｎｏｈ０２ＦｉｍｎｔｏｏｎｄｃｄＳｐｒｈｙｒｐｉｉｏｒｙｕｅ。ｄｏｈｌＰｒｐｅｔｃ
ＤＡＩｉｎｆｎ，ｎＷＡＮＧｎＬＩＷｅ— ｕ，Ｕｈｎ —ｉａ —ｅｇＪＬＩＹａｇ，Ｑｉｇ～，ｉｘｅＷＺｏｇｌ
（．ＳｈｏｆＳｉｎｅ，ＬａｚｏｉｅｓｔｆＳｃｎｅａｄＴｅｈｏｏ１ｃｏｌｃｅｃｓｏｎｈｕＵｎｖｒｉｏｉｅｃｎｃｎｌｇｙ，Ｌｎｈｕ７０５ｙａｚｏ３００，Ｃｈｎｉａ；２ＳａｅＫｅｂｒｔｒｆｗｎｅｒｕｔｌＭａｅｉｌ，ｎｈｕＵｎｖｒｉｙｏ．ｔｔｙＬａｏａｏｙｏＮｅＮｏｆｒｏ５ＭｅａｔｒａｓＬａｚｏｉｅｓ底，采用溶胶一胶法，用旋涂技术在玻璃表面制备了膜厚小于１０ａ粒凝利０ｍ，
径在１～３ｍ之间的纳米ＴＯ０Ｏａｉ薄膜；用ｘＤ，Ｍ系统研究了煅烧温度及膜厚对薄膜亲水性利ＲＡＦ
ＳｉｎｅｎｃｎｌｇｃｅｃｄＴｅｈｏｏｙ．Ｌａｚｏ３００，Ｃｈｎ）ａｎｈｕ７０５ｉａ
ＡｂｔａｔＮａｏｅｅｃｌＯ２ｉｍｓｐｒｐｒｄｏｎｇａｓｓｓｒｃ：ｎｍｔｒｓａｅＴｉｆｌｗａｅａｅｌｓｕｂｓｒｔｔｉｔｉｋｓｅｓｔａ００ｔａｅｗｉｈｆｌｍｈｃｎｅｓｌｓｈｎ１
戴剑锋，李扬王青，维学，中立，李吴
（．州理工大学理学院应用物理系．肃兰州７０５１兰甘３００２兰州理工大学有色金属新材料省部共建国家重点实验室．肃兰州７０５）．甘３００
的影响．结果表明，烧温度可以控制ＴＯ煅ｉ薄膜晶相类型，而强烈影响薄膜的亲水性，烧温度从煅为５０℃时Ｔ薄膜亲水性能达到最佳，紫外光照２ｈ后接触角为６；究还发现Ｔ薄膜的５ｉ０２经。研ｉＯ２
维普资讯
第２０卷
第１期
甘肃科学学报
ＪｕｒａｆＧａｓｉｎｅｏｎｌｏｎｕＳｃｅｃｓ
Ｖｏ＿０ｌ２Ｎｏ１．
Ｍａ．０８ｒ２０
２００８年３月
ＴＯｉ２薄膜制备及光诱导超亲水性能研究
ｓｓｅａｉａｌｔｄｉｄＴｈｅｒｓｌｓｓｏｗｈｔａｎｅｌｎｅｐｒｔｒｓｔｅｉｐｏｔｎａｔｒａｆｃｉｇｔｅｙｔｍｔｃｌｙｓｕｅ．ｅｕｔｈｔａｎａｉｇｔｍｅａｕｅｉｈｍｒａｔｆｃｏｆｅｔｎｈｃｙｔｌｐｓ，ａｄｔｎｓｒｇｌｆｅｔｎｄｒｐｌｃｒｅｔ．Ｔｈｂｓｈｒｐｈｌｃｐｏｐｒｙｒｓａｈａｅｎｈｅｔｏｎｙａｆｃｉｇｈｙｏｈｉｉｐｏｐｒｙｅｅｔｙｄｏｉｉｒｅｔｗａｂｓｏ — ｔｉｅｈｅｎａｉｅｐｅａｕｒａ５ ℃ ．Ｔｈｅｃｎｒｃｎｇｅｏ２ｉａｔｒ２ｈＵＶｒａａｉ．Ｉａｎｄｗｎａｎｅｌｎｇｔｍｒｔｅｗｓ５０ｏｔａｔａｌｆＨｓ６￣ｆｅ０ｉｒｄｉｔｏｎｎ