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氟掺杂纳米TiO_2薄膜的低温制备及其光催化性能

刘畅 | -> | 1207| 0| 1.065092MB |氟,掺杂,二氧化钛,薄膜,光催化,罗丹明B,降解

刘畅 刘畅 | 文档量 |浏览量38273

摘要: 以氟化铵为氟源, 采用水热法制得氟掺杂 TiO2 (FTO) 溶胶, 并通过浸渍提拉法在低温下制备了 FTO 薄膜. 其中在 120 oC下水热处理 10 h 所得的 TiO2 溶胶制备的薄膜均匀透明, 具有较高的光催化活性. 氟掺杂后的 TiO2 晶粒尺寸并未发生明显变化,但薄膜的光催化活性显著升高. F/Ti 摩尔比为 0.01 时, FTO 薄膜的光催化活性最高, 比 TiO2 薄膜的活性升高了 23%. X 射线光电子能谱结果表明, 氟掺杂 TiO2 中的氟离子存在晶格取代掺杂和表面化学吸附两种形式. 这两种氟离子的共同作用是 FTO 薄膜光催化活性升高的主要原因.
    溶胶-凝胶法是目前制备多孔 TiO2 薄膜的主要方法[1~5]. 该法工艺简单, 原材料价格低廉, 可以在低温下制备高纯度、透明和化学成分均一的纳米 TiO2薄膜[5~8]. 但由于结晶不完全, 其光催化活性一般较低[2,9]. 近年来, 人们发现利用 F 离子对 TiO2 表面进行修饰可大大改善薄膜的光催化性能. 化学吸附到TiO2 表面的 F 离子, 可以在紫外光照射下促进羟基自由基生成, 从而可提高苯酚和酸性橙 7 等底物的降解[10~12]. 光致亲水性测试结果表明, 表面氟化可增加薄膜在紫外光照射下表面水接触角的降低速率[13].因此, 人们开始尝试以氟掺杂 TiO2[14~18]. Hattori 等[15]以三氟乙酸为氟源采用溶胶-凝胶法制备了氟掺杂TiO2 薄膜. Xu 等[17]用 NH4F 作为氟源低温下制备了氟掺杂纳米 TiO2 薄膜. 研究表明, 氟掺杂的 TiO2 薄膜在紫外和太阳光下光催化活性明显提高.
    本文采用改进的溶胶-凝胶法制备了锐钛矿和板钛矿两种晶型并存的 TiO2 水溶胶, 并以 NH4F 为氟源, 在不同水热条件下制备了氟掺杂的纳米 TiO2(FTO) 薄膜. 同时通过紫外光照射光催化降解罗丹
明 B (RhB) 实验, 考察了 FTO 薄膜的光催化性能.
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