掺Fe多孔TiO2纳米膜的制备及太阳光催化性能文献综述

文献综述

1.本课题研究的意义与价值

自1972年Fujishima发现二氧化钛半导体单晶电极上的水解现象以来，人们就开始了多相半导体光催化的研究。光催化降解属于复杂的光化学反应，影响降解效果的因素有很多，例如光照波长、光强、环境温度、pH值等，实验工艺的复杂使得至今对于二氧化钛的光催化活性评定尚未有统一、广泛适用的标准，一般是以亚甲基蓝、甲基橙的降解效果评判制得二氧化钛样品光催化的效果^[1]。二氧化钛薄膜玻璃由于光催化性和透光性良好，被广泛应用于汽车、幕墙、建筑等行业，具有很好的环境和经济效益。1997年Wang等首次发现二氧化钛薄膜具有光又到亲水性，并阐释了其光催化机理，进一步表明二氧化钛薄膜的光催化性和亲水性使有机污染物不易附着在玻璃表面，在水的冲刷下即可使玻璃表面得到清洁^[2]。本课题旨在利用旋涂仪将通过溶胶-凝胶法制备的Fe³ 掺杂TiO₂胶体涂敷在载玻片上，制成薄膜玻璃，讨论镀膜工艺各种参数对薄膜玻璃光催化性能及透光性的影响，以制备出性能优异的薄膜玻璃。

2.本课题研究的现状

目前掺Fe³ 的TiO2纳米膜的制备方法有溶胶-凝胶法^[3]、常压化学气相沉积（APCVD）法、原子层沉积法、溅射法和低温等离子射流法等方法，但是APCVD法制得的薄膜玻璃的TiO₂含量较低，光催化性能有限，且透光率下降许多；其他方法操作复杂，故本课题采用工艺简单，成本低廉的溶胶-凝胶法^[4]，并采用旋涂工艺在玻璃基片上进行镀膜，与传统的浸渍提拉法相比，旋涂法操作更加简单且人工影响更小。

2.1 TiO₂光催化机理

当纳米TiO₂吸收了波长小于385nm以下的光子后，价带中的电子会激发到导带上产生带负电荷的高活性电子，同时在价带上产生带正电的价带空穴，这样半导体表面形成电子-空穴对，空穴对引发的·OH自由基在水体中具有最强的氧化能力，同时价带空穴自身也是强氧化剂，因而能把水中有机污染物除去^[5]。

2.2 TiO₂的修饰改性