纳米TiO2膜制备与光催化降解CHCl3.doc

1 纳米 TiO2 膜制备与光催化降解 CHCl3 摘要:采用溶胶法制备纳米 TiO2 薄膜,其晶体为锐钛矿型。若加入 PEG 2000 可使薄膜呈多孔状,并影响薄膜的透光率。纳米 TiO2 薄膜对 CHCl3 的光降解有很好的催化性能,而多孔状纳米 TiO2 薄膜的催化性能更优,光催化条件下的 CHCl3 分解率接近 90 %。关键词:纳米 TiO2 薄膜光催化 CHCl3 Nano-sized TiO2 Film Preparation and Photocatalytic Degradation of TrichloromethaneLIU Zhao-hui1 , QU Ling-po2 , SHI Dong-wen3 Abstract : The nano-sized TiO2 film is prepared by sol-gel method and the crystal is of anatase of Polyethylene Glycol 2000 (PEG 2000) will make the film in the porous shape, which will affect transmittancy of the 2 nano-sized film has favorable catalytic effect on the photocatalytil degradation of CHCl3,and the porous nano-sized film has much more catalytic position r ate of CHCl3 under the photocatalytic condition is approximated to 90%. Keywords:nano-sized TiO2 film;photocatalysis;trichloromethane (CHCl3) 纳米 TiO2 可将许多有机化合物氧化、分解成 CO2 和 H2O ,在处理有机污染物方面有极好的应用前景[ 1~3], 但粉末状纳米 TiO2 悬浮于光催化体系中存在流失、回收及分离等诸多问题[3] 。近年来,国内外就纳米 TiO2 光催化剂的固定和纳米 TiO2 薄膜的制备做了许多工作,其中溶胶法制备纳米 TiO 2 薄膜是目前研究最多的一种制备方法[4] 。相对于化学气相沉积和溅射制膜而言,该法具有设备简单、容易控制、条件温和、能大面积制膜等优点。试验采用溶胶法在普通载玻片上以 mm/min 的浸提速度制备光催化薄膜,分别以 SEM 、 XRD 、 UV 对纳米 TiO2 薄膜进行表征,并进行了纳米 TiO2 薄膜光催化分解 CHCl3 的研究。 3 1 试验内容及方法 纳米 TiO2 薄膜的制备溶胶制备方法见参考文献[5], 得到稳定、均匀、清澈透明的淡黄色溶胶后, 以洁净载玻片作基体, 浸入溶胶中以浸渍提拉法制备,提拉速度为 mm/min 。湿膜在 100 ℃时干燥 5 min 后, 放入马福炉内以 500 ℃焙烧 1h, 重复上述操作可得不同厚度的薄膜。 纳米 TiO2 薄膜的表征用H— 600(Hittachi) 电镜观察纳米 TiO2 薄膜的表面状态和薄膜厚度;以 D/MAX — 3B XRD 、 Cu 靶、 35V— 30mA 来确定纳米 TiO2 薄膜的晶型和粒径;以 UV — 1601PC 紫外可见分光光度计测量纳米 TiO2 薄膜在 200 ~ 800 nm 范围内的透光率。 光催化试验在自制玻璃反应器中放入一定浓度的 CHCl3 水溶液和面积为 5cm2 的纳米 TiO2 薄膜,以 8W 的防水***灯插入反应体系中, 接口处用聚四***乙烯薄膜严密封紧后进行电磁搅拌,按 GB5750 — 85 的标准方法测定 CHCl3 的浓度, 以此评价纳米 TiO2 薄膜的催化活性。 4 2 结果与讨论 晶型、厚度与透光率以基本组分的溶胶分别浸渍提拉不同次数制膜,薄膜厚度可通过扫描电镜和重量法获得,如图 1 所示。 TiO2 薄膜的厚度与提拉次数有很好的线性关系,第 1 次镀膜的厚度为 μm ,第 2 次以后的每次镀膜增加的厚度为 μm。向基本组分的溶胶中分别添加 、 、 、 g的 PEG 2000, 浸提10 次制膜, 用电镜观察薄膜表面。当不加 PEG 2000 时, TiO2 薄膜由 40~ 80 nm 的球型颗粒组成,且具有平整的组织; 溶胶中加入 PEG2000 后, 薄膜开始产生多孔结构,而孔的大小和数量与 PE