溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米薄膜及其光催化性能的研究.docx

溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米薄膜及其光催化性能的研究
溶胶-凝胶法制备TiO2纳米薄膜及其光催化性能的研究
摘要：
TiO2纳米薄膜是一种非常有前景的光催化材料，具有广泛的应用潜力。本研究采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米薄膜，并研究了其光催化性能。通过调节溶胶配比和烧结温度的方法，得到了具有不同晶相和形貌的TiO2纳米薄膜。通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品的晶相和形貌进行了表征。同时，利用紫外-可见漫反射光谱（UV-VisDRS）测量了样品的光吸收性能。通过甲基橙降解实验，研究了TiO2纳米薄膜的光催化性能。结果表明，制备得到的TiO2纳米薄膜具有良好的光催化活性，可用于水处理和其他环境污染物的降解。
关键词：溶胶-凝胶法，TiO2纳米薄膜，光催化性能
1.引言
随着环境污染的日益严重，寻找高效、环保的处理污染物的方法已经成为了迫切的需求。光催化技术因其无二次污染、低成本、易于操作等优点，成为了一种被广泛研究和应用的方法。TiO2是一种常用的光催化材料，已经在环境污染物的降解、水处理等方面展示出了很大的潜力。TiO2纳米薄膜因其较大的比表面积和优良的光吸收性能而备受关注。
2.实验
2.1材料制备
在实验中，采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米薄膜。首先，将适量的钛酸四丁酯溶解在乙醇中，并加入适量的稀释剂进行稀释，得到适当浓度的钛酸四丁酯溶胶。然后，在室温条件下将溶胶滴在玻璃片上，并将其放置在恒温器中，使其凝胶化。最后，将凝胶体烧结于空气中，得到TiO2纳米薄膜。
2.2表征
通过X射线衍射（XRD）测量样品的晶相，确定TiO2纳米薄膜的结构。同时，利用扫描电子显微镜（SEM）观察样品的形貌。此外，使用紫外-可见漫反射光谱（UV-VisDRS）测量光吸收性能。
3.结果与讨论
通过XRD分析，发现制备得到的样品主要以锐钛矿和金红石两种晶相存在。同时，SEM观察到样品表面有颗粒状结构，颗粒大小约为50-100nm。UV-VisDRS分析表明样品在紫外光和可见光区域均有较好的光吸收性能。
通过甲基橙降解实验测定样品的光催化性能。实验中，将甲基橙溶液与TiO2纳米薄膜接触，并照射紫外光。测定一定时间后的甲基橙溶液的剩余浓度，以评价光催化降解效果。实验结果显示，制备得到的TiO2纳米薄膜对甲基橙有良好的光催化降解效果，降解率可达到80%以上。
4.结论
本研究使用溶胶-凝胶法成功制备了TiO2纳米薄膜，并研究了其光催化性能。实验结果显示，制备得到的样品具有良好的晶相和形貌，并且表现出了较好的光吸收性能。同时，甲基橙降解实验结果表明，TiO2纳米薄膜具有良好的光催化性能，可用于水处理和其他环境污染物的降解。这些研究结果对于进一步发展TiO2纳米薄膜的应用具有重要意义。
参考文献：
1.Chen,X.,Shen,S.,Guo,L.,&Mao,S.(2010).Semiconductor-BasedPhotocatalyticHydrogenGeneration.ChemicalReviews,110(11),6503-6570.
2.Li,J.,Zhou,X.,Liu,G.,Ding,S.,&Wang,Z.(2017).ImprovingphotocatalyticactivityofTiO2bycreatingZnOinterfacelayers.JournalofMaterialsScience,52(13),7958-7966.