N掺杂纳米TiO2溶胶的制备与光催化性能(2)
2.1.1 实验材料及仪器 10
2.1.2 实验步骤 10
2．2 纳米TiO2薄膜的制备 11
2.2.1 基片清洗 11
2.2.2 浸渍提拉成膜 11
2．3 UV-VIS：纳米TiO2溶胶的光催化性能测试实验 12
2.3.1 实验基本思路 13
2.3.2 溶胶高压汞灯降解亚甲基蓝实验 13
2.3.3 薄膜日光下降解亚甲基蓝实验 13
2．4 薄膜的亲水性测试实验 14
2．5 TiO2溶胶粉体和薄膜的表面结构与形貌分析实验 14
2.5.1 XRD：X-衍射分析 14
2.5.2 DSC-TG：TiO2粉体的差热-失重分析 15
2.5.3 TEM：透射电镜分析 15
3 实验数据及分析 15
3．1 纳米TiO2溶胶的光催化性能 15
3.1.1光催化性能 15
3.1.2 纳米TiO2粉体的XRD分析 16
3.1.3 纳米TiO2粉体的DSC-TG分析 18
TiO2粉体的TEM分析 21
3．2 薄膜的光催化性能分析 24
3.3 纳米TiO2薄膜的超亲水性分析 25
结 论 28
致 谢 29
参考文献30
1 绪论
在当下日益严重的全球化环境危机的险峻形势下，利用清洁无污染的纳米材料实现环境治理，已经成为各发达国家和发展中国家科技竞争的重中之重。日、美等发达国家，特别是日本在纳米光催化材料上，起步较早投入较多，并且致力于产业化发展，广泛应用于金属、玻璃、纺织、汽车、住宅设备、家电、水净化、空气处理、内外墙涂料等工商业等领域[1]，如日本松下电器公司的光催化空气净化器，日本东芝公司生产的应用于照明灯具防污光催化膜。特别指出的是，在这些已知的产品中，所用的纳米光催化材料基本上都是TiO2。
纳米TiO2光催化剂突出的可见光光催化性能和超亲水性能，使其在空气净化、污水处理方面有着广泛应用。TiO2光催化剂可以降解有毒物质，无机污染物和氰化物，将其转变为无毒无害的物质。其氧化活性高，化学稳定性好，对人体无危害害，清洁无污染，而且制备成本低，应用范围广，是当前最被看好、应用最广的纳米光催化材料，也是最具开发前景的环境友好型光催化剂。至于国内的光催化市场，由于起步较晚，研究与开放尚处于初级阶段，但是在市场需求日益增加和经济不断发展的推动下，含有TiO2光催化剂的新型产品必将受到广泛应用。
1．1 光催化及纳米TiO2的光催化机理
半导体材料在光的照射下，通过将光能转化为化学能，促进化合物(有机物、无机物)合成或化合物降解的过程称为光催化。
TiO2的光催化性能即氧化分解能力，指光照下生成的电子（e）和空穴（h+）与吸附于薄膜表面的氧气和水反应，生成•O2-、H2O2、•OH等各种活性氧，如图1.1。•OH无论在吸附相还是在溶液相中，都能引起物质的氧化反应，作为光催化氧化中的主要的氧化剂。•OH能氧化绝大多数有机污染物及部分无机污染物，并将其最终降解为CO2、H2O等无害的还原产物，在光催化氧化中有着决定性作用。光生空穴获得电子的能力很强，可以夺去吸附在半导体颗粒表面的有机物和溶剂中的电子，将本来不会吸收光的物质氧化。•O2-经过质子化作用之后作为表面•OH的又一来源。
htr++H2O→HO。+H+
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