玻璃纤维表面TiO2微纳米结构的构建及其光催化性能研究

张岚

中国海洋大学

摘要：

半导体TiO2光催化剂凭借其独特的物理化学性能在污水处理领域有着十分广阔的应用前景。本论文针对TiO2催化剂负载后活性表面积大幅降低的问题,通过在玻璃纤维表面构筑TiO2微纳米结构,利用TiO2微纳米结构所具有大的比表面积以及大量空隙以提高光催化剂的负载量及其与目标降解物的接触反应面积,提出了一种制备负载型高效光催化剂新途径。主要研究结果如下:
1.以钛酸丁酯为原料,玻璃纤维作为基体,采用溶胶-凝胶法以及水热处理技术,在玻璃纤维表面构筑了由TiO2微米级和纳米级棒晶组成的微纳米结构。测试结果表明微纳米结构由金红石型TiO2微米级和纳米级棒晶通过相互交错支撑和大量枝晶的发育生长构成。
2.实验结果表明前驱体溶液配比和水热处理温度对生长于玻璃纤维上的TiO2微纳米结构具有显著影响。当钛酸丁酯与盐酸与水的体积比为1:15:15时所得到的微纳米结构形态最佳。水热处理温度的提高显著促进了TiO2棒晶的生长,但大的棒晶不利于高比表面积微纳米结构的构筑,最佳水热处理温度为150℃。
3.采用溶胶-凝胶浸渍法和热处理工艺在具有微纳米结构的玻璃纤维上负载了锐钛矿TiO2光催化剂。以甲基橙为目标降解物,研究了微纳米结构负载型TiO2催化剂的光催化活性。实验结果表明,微纳米结构的存在使玻璃纤维对光催化剂的负载量明显提高,并在相同负载光催化剂的条件下表现出更加优良的光催化性能。

关键词：二氧化钛;光催化剂;玻璃纤维;微纳米结构;光催化降解;溶胶凝胶法

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：材料学

导师姓名：柳伟

学位年度：2011

语种：中文

分类号：TQ426.8;TN304.21

页数：72

在线出版日期：2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）