纳米TiO2光触媒薄膜的制备及改性研究进展

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光触媒薄膜的制备及改性研究进展

潘国峰$!何"平&!张广喜$!孙以材$!高金雍$

!$"河北工业大学信息工程学院"天津7##$7##&"河北工业大学计算机软件学院"天津7##$7#$

""摘要""根据近年来光催化技术的研究成果!从7个方面综述了纳米Q/8&薄膜光触媒薄膜的研究进展"制备工

艺#影响Q/8

&薄膜光催化活性的因素和改善其光催化效率的方法$最后!对目前Q/8

&

光触媒研究中存在的主要问

题和发展前景进行了简要评述和展望$

关键词""Q/8

&

薄膜"光催化反应"光触媒

I%J%1#;.%,/#’!"%;)")/0#,),3O,’1A%,*%E)*/#"&#’

-),#F&0Q%3:0=G!+#/#*)/)15&/:+0,E01.&

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6.3.0J O3O.K E O2--.K/T E L F K4-3D K E E.O S E63O%S K E S.K.3/4>4F>.>4,O/T E LQ/8&3D/>F/0-O"/>F02E>6E F.634K O.>L-E3D4L O

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"

""随着工业污染的日益严重"环境治理已成为迫在眉睫的严

峻问题&Q/8

&

作为一种新型’高效’节能的光催化材料"从最初

的利用Q/8

&

的光催化作用进行太阳能转换"扩展到有机物合

成’贵金属回收’废水处理’B

&和[8

&

的还原等领域&近年来"

人们发现Q/8

&

光催化材料还具有净化空气’杀菌’除臭’防污等作用"在环境保护’生物医学’材料科学’日常生活等领域都有着广阔的应用前景&

目前"Q/8

&

悬浮体系的光催化研究虽已取得了较好的成

果"但是"Q/8

&颗粒在悬浮液中容易形成团聚"Q/8

&

粉体易失

活"回收困难"不适合流动体系"这些缺点阻碍了悬浮体系Q/8

&光催化技术的进一步实用化&纳米Q/8

&

薄膜既具有固定催化剂的优点"又由于其尺寸细小"而具有纳米材料的量子尺寸效应’表面与界面效应等特征"从而使活性提高($)&因此"制备高

效率的Q/8

&

光触媒薄膜成为光催化技术领域的研究热点之一&

近年来"人们对Q/8

&

光催化薄膜的制备和改性进行了大量的研究"并在理论和应用上取得了可喜的成果&

!"纳米:0="光触媒薄膜的制备方法

制备纳米Q/8

&

光触媒薄膜的传统方法一般分为液相制备方法’物理气相沉积法’化学气相沉积法’电化学方法以及自组装等&

!?!"液相法

%$&溶液沉淀法

沉淀法是在原料溶液中加入适当的沉淀剂"使原料液中的阳离子形成各种形式的沉淀物"一般以硫酸氧钛为原料"加入沉淀剂!如氨水$或其它可产生沉淀剂的物质"在衬底上沉淀出Q/!8A$&"然后再经过滤’洗涤’干燥"有时还需加热分解等工艺过程制得Q/8

&

&其反应方程为%

"?%"@"9a&5*7**&"$?%"!"*$&.a!5*9$&@"9!$$ ""?%"!"*$&$?%"&a*&"!&$此法在工业上称为硫酸法&硫酸法是$*$%年在挪威首次实现工业化的&其特点是设备工艺简单"成本低"膜厚及晶相可

控制"但易引入杂质&而氯化法技术先进"对环境友好"故其技术发展趋势将是硫酸法向氯化法转移&

%&&溶胶,凝胶法

溶胶,凝胶法具有纯度高’均匀性强’合成温度低’反应条件易于控制"特别是制备工艺过程相对简单"无需特殊贵重的仪器"同时具有制得的薄膜孔径小’孔径分布范围窄等优点"而且还可以制备多种氧化物的复合薄膜&但其缺点在于膜与基片的

附着力差"易发生表面龟裂"制得的Q/8

&

薄膜需较高温度进行热处理"且透明度较差&

溶胶,凝胶法制备Q/8

&

薄膜的主要影响因素有%醇盐种类’溶剂’水量’酸催化剂种类’络合物’添加剂等(&)&水的加入量是溶胶,凝胶法工艺中的一项关键参数"此外"对于一些水解活性高的醇盐"如钛醇盐"往往需要控制加入速度!滴加$"否则极易生成沉淀&

张云等(7)采用正钛酸为前驱体"通过胶溶法制备纳米Q/8

&薄膜&实验发现S A值以及硝酸浓度对溶胶的形成有很大的影

响&薄膜在9"#_下煅烧后得到了结晶完好的锐钛型纳米Q/8

&薄膜"纳米Q/8

&

薄膜结构紧密"颗粒粒径均匀"具有很好的光

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*材料导报""""&##%年$$月第&#卷专辑#万方数据

"潘国峰!男"$*%+年生"讲师"博士研究生"主要从事半导体材料#敏感器件研究"Q E0!#&&,%#&#$%97"’,-./0!S?F D E!$%7g64-