鐵銀鈰釩對微弧氧化二氧化鈦光催化性能的影響.pdf

1、TiO2因其特有的光電性能、好的穩(wěn)定性、無毒、無二次污染等優(yōu)點,成為光催化材料研究的熱點之一。但 TiO2本身存在激發(fā)波長窄,光生載流子復合幾率高、光催化過程量子化利用率低等問題,這就有必要對TiO2薄膜做改性研究來提高TiO2的光催化性能。
　　本課題主要以鈦合金為基體采用微弧氧化工藝在磷酸鹽電解液體系中制備 TiO2薄膜,分別研究了Fe、Ag、Ce、V等元素摻雜修飾對TiO2薄膜的相結構、表面形貌以及光催化性能的影響。

2、　　Fe元素通過電解液修飾法和離子浸漬法對TiO2薄膜進行修飾改性。電解液修飾法是在電解液中分別添加不同濃度的Fe2O3、Fe(OH)3、FeCl3等修飾組分,采用微弧氧化工藝在鈦合金基體上制備出摻雜Fe元素的TiO2薄膜。離子浸漬法是將在相同條件下制備好的TiO2薄膜分別在不同濃度的Fe(NO3)3溶液中浸漬修飾8小時。研究發(fā)現(xiàn)電解液修飾法中Fe2O3和Fe(OH)3的最佳摻雜濃度都為0.003mol/L,FeCl3的最佳摻雜濃度為0

3、.001mol/L。離子浸漬法中Fe(NO3)3的最佳浸漬濃度為0.2mol/L。在各自最佳修飾濃度下制備的Fe元素修飾的TiO2膜對亞甲基藍溶液光催化降解60min的降解率分別為46.1％,49.3%,43.8%和48.3%。其中電解液中摻雜0.003mol/L Fe(OH)3時制備的TiO2膜光催化效果最好,其降解亞甲基藍溶液的動力學方程為ln(C0/Ct)=0.00742t+0.25。
　　Ag元素對 TiO2薄膜的修飾改性

4、研究也是通過電解液修飾法和離子浸漬法進行的。電解液修飾法是通過在電解液中添加不同濃度的AgNO3采用微弧氧化工藝在鈦合金基體上制備出摻雜Ag元素的TiO2,離子浸漬法是將在相同條件下制備好的TiO2薄膜分別在不同濃度的AgNO3溶液中浸漬8小時。研究發(fā)現(xiàn)用AgNO3電解液修飾法修飾TiO2薄膜時的最佳摻雜濃度為0.003mol/L,用AgNO3離子浸漬法修飾TiO2薄膜時的最佳摻雜濃度為0.15mol/L。在各自最佳修飾濃度下制備的Ag

5、元素修飾的TiO2膜對亞甲基藍溶液光催化降解60min的降解率分別為43.5%和58.5%。其中在0.15mol/L AgNO3溶液中浸漬修飾的TiO2膜光催化效果最好,其降解亞甲基藍溶液的動力學方程為ln(C0/Ct)=0.0126t+0.12。
　　Ce元素對TiO2薄膜的改性研究是通過在電解液中添加不同濃度的Ce(OH)3以鈦合金為基體微弧氧化制備出摻雜Ce元素的TiO2薄膜,研究發(fā)現(xiàn)Ce(OH)3的最佳摻雜濃度為0.004

6、mol/L,在此濃度下制備的TiO2薄膜光照60min催化降解亞甲基藍溶液的降解率為46.6%,其催化降解亞甲基藍的動力學方程為:ln(C0/Ct)=0.00772t+0.18。
　　V元素對TiO2薄膜的改性研究是通過對比研究以純鈦和鈦合金(TC4)為基體在相同的電解液(電解液中沒有偏釩酸銨)和相同的電參數(shù)下微弧氧化制備 TiO2薄膜光催化活性,以考察合金中 V元素對光催化活性的影響,同時還研究了在電解液中加入0.004mol/

7、L的偏釩酸銨并分別以純鈦和鈦合金為基體微弧氧化制備的TiO2薄膜的光催化性能。研究發(fā)現(xiàn)四種膜層光照60min催化降解亞甲基藍溶液的降解率分別為35.8%,42.3%,41.9%和46.9%,且催化降解亞甲基藍的動力學方程分別為:ln(C0/Ct)=0.00586t+0.1, ln(C0/Ct)=0.00735t+0.18, ln(C0/Ct)=0.00741t+0.11, ln(C0/Ct)=0.00783t+0.12。同時證實了鈦合金