溶胶-凝胶法制备TiO_2薄膜光催化特性实验研究.docx

溶胶-凝胶法制备TiO_2薄膜光催化特性实验研究
引言
近年来，TiO2薄膜作为一种新型的光触媒材料，被广泛应用于环境污染治理、水处理、自清洁涂料等领域。其中，TiO2薄膜的光催化性能是其应用的重要因素之一。溶胶-凝胶法是一种常用的制备TiO2薄膜的方法。本文通过实验研究，探讨了溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的光催化性能，并对其影响因素进行了分析。
实验方法
1.制备TiO2薄膜
将钛酸四丁酯（TBT）与乙醇混合，制备得到钛溶液（A液）。将异丙醇与水混合，制备得到凝胶剂（B液）。将A液滴加入B液中搅拌，并在85℃恒温加热4小时，制备得到TiO2溶胶。将制备好的TiO2溶胶薄层涂覆在玻璃基板上，并在80℃下恒温干燥1小时，得到TiO2薄膜。
2.测试光催化性能
分别用乙酸钠和硝酸银溶液作为模拟污染物，将其滴加到制备好的TiO2薄膜表面，并放置在紫外光下照射。在一定时间内采集样品，并用紫外可见分光光度计检测其透过率，计算出反应速率常数k值。
结果和讨论
实验结果表明，制备的TiO2薄膜对模拟污染物具有很好的光催化降解作用。当模拟污染物乙酸钠浓度为5mmol/L时，反应速率常数k值为0.057/min；硝酸银浓度为1mmol/L时，反应速率常数k值为0.045/min。
光催化性能的影响因素包括催化剂种类、光照强度、溶液pH值等。在本实验中，使用的是TiO2薄膜作为催化剂，经过紫外光照射后，TiO2表面会产生阳离子空穴和电子，进而活化污染物分子，导致其分解降解。光照强度对光催化反应速率具有很大影响，当光照强度越大时，催化效果也越好。溶液pH值的变化也会影响TiO2表面活性物种的产生，从而影响光催化反应速率。
结论
通过实验研究，我们发现溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜具有很好的光催化特性，可用于环境污染治理和水处理等领域。在应用中，需要考虑光照强度、溶液pH值等因素的影响，并对实际污染物进行系统的筛选和优化，以提高光催化降解效果。从而实现对环境污染物的有效清除和环境保护。