纳米TiO_2自清洁涂料的制备及性能研究

【摘要】： 本文以钛酸丁酯为钛源,通过溶胶—凝胶法制备了可与水以任意比例混合,并可直接涂覆使用的透明TiO_2溶胶和掺铁的TiO_2溶胶。通过降解亚甲基兰研究不同掺铁量对TiO_2光催化性能的影响,确定了最佳的Fe掺杂量。并采用X射线光电子能谱(XPS)、差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对其组织结构进行表征。 光催化性能分析结果表明:溶胶样品在太阳光照射下比在紫外光照射下的降解效果好,而粉末样品在紫外光照射下比在太阳光照射下降解效果好;在相同条件下,掺铁的TiO_2溶胶和粉末在两种光源照射下均比纯TiO_2溶胶和粉末的降解效果好,当铁掺杂达到0.03%时,降解率达到最高。 组织结构分析结果表明:纯TiO_2粉末在415.7℃从无定型状态转变为锐钛矿型,470℃时TiO_2逐渐由锐钛矿型转变为金红石型,铁的掺杂对锐钛矿型具有稳定作用,阻碍TiO_2由锐钛矿型向金红石型的转变。TiO_2粉末热处理温度分别为200℃、500℃、700℃时,所获得的晶型分别为非晶态、锐钛矿型、金红石型;500℃热处理后,铁的掺入并没有形成新相,晶粒大小在10nm～14nm之间。当掺铁的量达到0.03%时,纳米颗粒的分散性最好。 【关键词】：纳米TiO_2 光催化 溶胶 铁掺杂
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TQ630.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-25
• 1.1 研究背景9
• 1.2 TIO_2光催化性及应用9-14
• 1.2.1 TiO_2光催化原理10-11
• 1.2.2 污水处理11-12
• 1.2.3 空气净化12-13
• 1.2.4 抗菌功能13-14
• 1.3 TiO_2亲水性及应用14-17
• 1.3.1 亲水性机理14
• 1.3.2 防雾功能14-15
• 1.3.3 自清洁功能15-17
• 1.4 TiO_2自清洁涂料的现状17-24
• 1.4.1 TiO_2纳米颗粒分散涂料的研究现状18-22
• 1.4.2 TiO_2溶胶制备透明涂料的研究现状22-23
• 1.4.3 光催化自清洁存在的问题23-24
• 1.5 本课题的目的和意义24-25
• 2 实验设备及研究方法25-30
• 2.1 实验试剂与设备25
• 2.2 实验研究方法25-29
• 2.2.1 光催化性分析25-26
• 2.2.2 XPS能谱分析26-28
• 2.2.3 差热分析28
• 2.2.4 XRD分析28-29
• 2.2.5 透射电镜分析29
• 2.3 本章小节29-30
• 3 样品制备及光催化性分析30-57
• 3.1 实验原理及制备方案30-32
• 3.1.1 实验原理30
• 3.1.2 样品配制及方案30-32
• 3.2 溶胶样品光催化性能分析32-46
• 3.2.1 不同浓度纯TiO_2溶胶光催化性能分析32-40
• 3.2.2 不同比例铁掺杂TiO_2溶胶光催化性能分析40-46
• 3.3 粉末样品光催化性能分析46-51
• 3.3.1 不同浓度纯TiO_2粉末光催化性能分析46-49
• 3.3.2 不同比例铁掺杂TiO_2粉末光催化性能分析49-51
• 3.4 三种外购光催化涂料的光催化性能分析51-55
• 3.5 溶胶样品、粉末样品和三种涂料性能比较55-56
• 3.6 本章小节56-57
• 4 结构分析57-73
• 4.1 XPS能谱分析57-61
• 4.2 差热分析61-63
• 4.3 XRD分析63-66
• 4.3.1 粉末样品的XRD分析63-65
• 4.3.2 三种外购光催化涂料的XRD分析65-66
• 4.4 透射电镜分析66-71
• 4.4.1 粉末样品的透射电镜分析66-69
• 4.4.2 三种外购光催化涂料的透射电镜分析69-71
• 4.5 本章小节71-73
• 5 结论73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78

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