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近年来,随着世界范围内环境污染问题的日益增多,利用TiO2光催化剂进行环境净化已经引起了广泛的关注和重视。传统上多采用TiO2粉末作为光催化剂,但这种光催化剂在应用中存在许多缺点,如反应过程中必须搅拌、反应后催化剂难于分离等,因而限制了其实际应用。本文采用溶胶凝胶法配备了掺铁TiO2溶胶,以载玻片为衬底,制备出具有光催化活性的掺铁TiO2镀膜自洁净玻璃,研究了整个制备工艺流程中各因素对其光催化活性的影响,并对掺铁TiO2自洁净玻璃亲水性能做了分析。研究表明:
⑴实验所制备的光催化薄膜主要由粒径为几十纳米的Fe2O3和TiO2颗粒构成,铁离子掺杂有效地提高自洁净玻璃的光催化活性,掺杂铁与钛摩尔比最佳值为0.007:1;
⑵在热处理时玻璃体中的Na、Ca等元素已经向薄膜层渗透,渗透距离为两层膜厚,三层膜的光催化效果显著,继续增加薄膜层数对光催化效果影响已经不太明显;
⑶热处理温度直接影响TiO2的光催化效果,最佳热处理温度值为500℃,在该温度下TiO2由无定形过渡为锐钛矿型;
⑷紫光灯的照射及弱酸搅拌条件下TiO2自洁净玻璃的光催化性能会急剧提高,其对甲基橙水溶液的光催化率可以达到47%;
⑸铁离子掺杂有效提高TiO2薄膜光催化活性的同时会略微减弱薄膜的亲水性。