氧化锌、磷钨酸掺杂纳米TIO2薄膜的制备及光催化性能

氧化锌、磷钨酸

掺杂纳米TiO2薄膜的制备及光催化性能

目录

摘要 ............................................................................................................................ I Abstract ...................................................................................................................... I I 引言 ......................................................................................................................... III 第1章文献综述.. (4)

1.1 半导体光催化反应原理 (4)

1.1.1 光催化反应原理 (4)

1.1.2 光催化反应活性物质 (5)

1.2纳米TiO2半导体的结构与合成方法 (5)

1.2.1 TiO2的晶型结构 (5)

1.2.2 纳米TiO2的合成 (6)

1.3 提高半导体催化剂活性的途径 (7)

1.3.1 贵金属掺杂 (7)

1.3.2 非金属掺杂 (7)

1.3.3 半导体掺杂 (8)

1.4 本论文的研究依据及内容 (8)

第2章实验部分 (9)

2.1 实验仪器与药品 (9)

2.2 实验步骤 (10)

2.2.1 玻璃基片的准备 (10)

2.2.2 纳米薄膜的制备 (10)

2.3 复合纳米二氧化钛薄膜的光催化活性测试 (11)

第3章复合纳米TiO2薄膜的性能及表征 (12)

3.1 HPW/TiO2的光催化活性测试 (12)

3.2 ZnO/TiO2的光催化活性测试 (13)

3.3 最优掺杂比的ZnO/TiO2和HPW/TiO2的可见光催化活性 (14)

3.4 UV-vis光谱及其分析 (15)

3.5 XRD图谱及其分析 (17)

结论 (18)

致谢 ..................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 .. (19)

氧化锌、磷钨酸

掺杂纳米TiO2薄膜的制备及光催化性能

摘要：以钛酸四丁酯为钛源，聚乙二醇6000(PEG)为增黏剂，通过溶胶-凝胶法制备ZnO 和磷钨酸复合纳米TiO2薄膜，以甲基橙为模拟降解物，对纳米TiO2薄膜在可见和紫外光下催化降解性能进行测试。探讨ZnO和磷钨酸（H3PW12O40, 简称HPW）的掺杂量对纳米TiO2薄膜催化活性的影响。实验表明，焙烧温度500?，焙烧时间为3h，n(ZnO)：n(TiO2) =2%，纳米二氧化钛薄膜，紫外条件下，降解率达到了98.9%，可见光下，降解率达到了93.60%；n(HPW)：n(TiO2)=0.1%制成的纳米TiO2薄膜，在紫外光下，甲基橙的降解率达到了99.4%，可见光下，降解率达到了75.4%。通过X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)手段对纳米光催化剂进行表征。

关键词：二氧化钛薄膜磷钨酸氧化锌甲基橙可见光

I

Preparation and photocatalytic properties of

ZnO、H3PW12O40 doped nano-TiO2 thin films

Abstract：Nano-TiO2 films were prepared by sol-gel method by tetrabutyl titanate as titanium source, using polyethylene glycol (PEG) 6000 as tackifier. The photocatalytic performance of nano-TiO2 thin films was tested with methyl orange as simulated contaminants under UV and sunlight. The effects of content of ZnO and H3PW12O40 on the photocatalytic performance were studied. The experiments showed that under calcination temperature 500? for 3h, methyl orange degradation rate of comeposite nano-TiO2 thin films with 2%ZnO was 98.9% under ultraviolet light, and the degradation rate of methyl orange reached 93.6% under sunlight. Meanwhile Methyl orange degradation rate of comeposite nano-TiO2 thin films with 0.1% H3PW12O40 was 99.4% under ultraviolet light; and the degradation rate of methyl orange reached 75.4% under the sunlight. Nano-photocatalysts were characterized by X-ray diffraction(XRD) and UV-Vis absorption spectroscopy.

Keywords: Titanium dioxide film；H3PW12O40；ZnO；Methyl orange；Sunlight；

II

引言

20世纪70年代，随着TiO2能够在紫外照射下分解H2O，产生氧气和氢气的能力被发现，开始进入多相光催化时代。自此以后，光催化技术迅速发展，涵盖了储能、小分子有机物合成和环保等多项领域。其中，又以TiO2薄膜的发展最为迅速。TiO2薄膜具有超亲水性和较高的光催化活性，使得其在清洁应用方面有巨大的发展空间，比如挡风玻璃，广告牌，高层建筑外墙等应用。ZnO与TiO2相似，具有相同的能带结构，禁带宽度也约为3.2eV，因此在清洁环保方面具有与TiO2相同的地位。越来越多的科学家开始围绕两者的光催化原理及光催化技术进行探究和实验。

随着近年来全球工业化的快速发展，能源与环境问题已经愈发严重。人类的生存环境受到了严重的威胁，地球的自净能力已经远远解决不了工业产生的废水，废气污染，从而引发了一系列的环境问题，像温室效应，可饮用水的缺失等。再者，随着传统能源的过度开发与利用，我们未来将会面临无能源可用的严重问题。所以，新能源的研究开发已经迫在眉睫。据相关数据表明，地球表面每年吸收的太阳辐射能是巨大的，大致相当于130万亿吨煤燃烧所释放的能量。而且其相对传统能源具有清洁、高效、可再生等多方面的优点。因此，太阳能逐渐成为全球科学家研究和发展的重点对象。光催化技术能够直接以太阳能为驱动来进行反应，因此在环境与能源领域有非常广阔的应用前景。

III

第1章文献综述

1.1 半导体光催化反应原理

1.1.1 光催化反应原理

目前，市面上的光催化剂基本都是复合的半导体材料。通常把导电性能介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体材料。因其具有独特的结构，使得半导体具有光催化活性。与金属材料不同半导体的能带结构并不连续。能量低的充满电子的能带为价带（VB），能量高的未填满电子的价带为导带（CB）。价带与导带之间为禁带[1]。在能量足够的情况下，半导体禁带宽度（Eg）的光子受到激发，价带电子跃迁至导带，并且同时在价带产生空穴，生成电子-空穴对，我们称之为光生载流子[2]。这对光生载流电子有可能会发生表面复合或者体内复合，从而释放出荧光或者热量；也有可能迁移至半导体的表面，与表面吸附的物质发生氧化还原反应，产生活性物。因此达到降解污染物的目的[3]。

图1.1 半导体光照激发产生的电子-空穴迁移以及复合过程[4]受光子激发过后，电子与空穴会发生反应，路径如图1.1中A-D。电子与空穴迁移至半导体表面之后，电荷受到光照传导到被吸附的溶剂中。若污染物提前被吸附到表面上，电荷的传递会加快。半导体表面能够贡献出电子，用来还原电子受体（如路径C）。逐渐地，空穴迁移至表面。来自表面受体的电子与空穴结合，从而氧化受体（如路径D）。电子-空穴传导速率，由导带与价带的带边缘以及被吸附物质的氧化还原的电位水平差异决定[5]。电子与空穴的竞争，会阻碍电荷转移至被吸附物质。分离电子-空穴的复合是通过放热方式，在半导体的内

4

部（如路径B）或表面（如路径A）中发生。在光催化反应当中，半导体表面被捕获的电子，与表面所吸附的氧分子反应，成为为超氧根离子自由基（?O2-），再通过一系列与被吸附有有机物发生反应。而且如果空穴氧化能力足够强的话，可以直接氧化水分子，转变成羟基自由基（?OH）。羟基自由基具有较强氧化性，能够氧化分解有机物分子。空穴也可以直接氧化吸附在表面的有机物分子。在光催化反应中，光激发所产生的电子-空穴对迁移起着决定性作用。但光生电子-空穴的复合，降低了光催化的反应效率。

1.1.2 光催化反应活性物质

光催化反应主要依靠反应所产生的活性物质来完成，即光生空穴-电子、羟基自由基及超氧根离子自由基等。反应机理如下[6]：光生空穴（h+）是光催化反应初始阶段，当反应物的氧化电位低于价带电位时，空穴可直接氧化反应物。空穴也可以直接氧化表面吸附的氢氧根离子（OH-）或着水分子形成的羟基自由基（HO?）。半导体吸收了光子后，价带电子能跃迁到导带，形成光生电子。光生电子迁移到表面，与吸附在半导体表面氧分子反应，生成超氧根离子自由基（?O2-）或着是羟基自由基（HO?）。超氧根离子自由基（?O2-）是光生电子通过还原表面吸附的氧分子形成的。具有很强的氧化能力。

1.2纳米TiO2半导体的结构与合成方法

1.2.1 TiO2的晶型结构

TiO2通常有三种常见的类型，即金红石（rutile，简称RT)、板钛矿（brookite，简称BT）以及锐钛矿（anatase，简称AT）[7]。其中，金红石类型的热稳定性最好，而锐钛矿及板钛矿都属亚稳类型的，经过高温锻烧之后则会转变为金红石。三种晶型的TiO2都是由TiO6八面体所组成的，但由于八面体畸变程度以及相互连接的方式不同而导致晶型结构的相异，如图1.2所示。锐钛矿是由TiO6八面体共边组成，属于四方晶系，是近似规则的八面体结构[8]。金红石同锐钛矿同属于四方晶系，也同样是近似规则的八面体结构，但其对称性要远高于锐钛矿。不同之处在于金红石是由TiO6八面体共顶点且共边组成。板钛矿属于正交晶系，其同金红石一样也是由TiO6八面体共顶点且共边组成。

5

图1.2 锐钛矿、金红石以及板钛矿TiO2的晶型结构图[9]

由于3种TiO2晶型结构不同，所以导致它们表现出不同的物理与化学性质，继而表现出不同的光催化活性。基本认为，锐钛矿型TiO2的表观光催化活性要强于金红石型TiO2，这主要是因为两者表面吸附O2的能力不相同。众所周知的，在不加入其他电子捕获剂的敞开光催化体系当中，O2是导带电子的捕获剂，它能够促进电子转移，从而提高电荷的分离速度，使得光催化活性提高。但是，由于金红石吸附O2的能力比较弱，会导致电子转移遭到障碍，使光生载流子很容易发生复合，因此降低光催化效率。但是，如果采用Ag离子等更高效的电子捕获剂来替代O2，金红石也表现出较高的光催化活性，其光催化降解４-氯苯酚的效率基本接近锐钛矿。所以，我们这里认为金红石的固有光催化活性可能很高，但是由于其表面吸附O2的能力较弱而使表观光催化活性无法良好的体现出来[10]。

1.2.2 纳米TiO2的合成

溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法就是利用金属醇盐的聚合或水解反应来制备金属氧化物或非金属氧化物的均相溶液，通过浓缩得到溶胶，经涂膜陈化后，高温处理得到最后的纳米材料产物。该方法的优点有：（1）快速的均匀分散原料；（2）掺杂操作简便且掺杂效果均匀；（3）反应对操作条件需求低，只需较低的合成温度就能满足实验需求。采用该方法制备纳米薄膜基本分为三个步骤：溶胶的制备；涂膜以及薄膜的干燥或焙烧。本文纳米TiO2薄膜的制备就是使用该方法。

水解法：水解法是通过将金属盐的溶液水解，生成水合氰化物、氢氧物沉淀，最后在高温条件下，分解得到所需的纳米粒子。因为所使用原料不同，水解法可

6

以不同的方式，（1）金属醇盐水解法，这是目前最常用的方法；（2）无机水解法；（3）喷雾水解法。第一种方法相对来说制备工艺简便，精确，产率高且制得的材料可循环使用次数高。这是因为其可以直接分离出接近纳米级的粉末。只是其原料成本太高，因此不适合广泛使用。

溶剂热法：又称为水热法。是在特殊密闭高压反应釜中进行，并以水或蒸汽为反应体系，将反应体系所处的温度升高到临界温度，在高压条件下进行的反应被称为水热合成法。这种方法大多是制备无机材料。采用这种方法制得的产物纯度高，分散均匀，且能够控制粒径。水热法也有众多优点：产物晶体合成度高；基本可以控制晶体的大小和形态；反应所需时间短；原料低廉易获得并且设备简便，容易操作。

沉淀法是在含有一种或多种粒子的可溶性盐溶液当中加入沉淀剂后,于特定温度下，溶液发生水解,使得原料当中的阳离子转换成为不溶性的氢氧化物或盐类从溶液中析出,经过滤、干燥、锻烧即可得到所需要的氧化物粉料。沉淀法的特点是设备操作简单可行，但生成物的纯度较低，粒子直径较小，一般应用于氧化物的制备。

固相法：固相法是通过由固相到固相的变化来制造粉体。对于固相来说,分子或原子的扩散很缓慢,集合状态是多样化的[13]。主要运用热分解法、固相反应法等。但该法制得颗粒分布不均匀,难以制备多相复合材料,而且容易引入其他杂质,因此限制了其应用。

1.3 提高半导体催化剂活性的途径

1.3.1 贵金属掺杂

贵金属掺杂能够提高光催化活性，因为贵金属的沉积能改变了半导体材料表面的载流子分布。由于贵金属的能级较低，满足贵金属沉积在半导体上光激发产生的电子从半导体导带迁移至贵金属上的条件，从而达到能级平衡。并且可以形成肖特基势垒，提高捕获电子的能力，降低电子-空穴的复合。而且，若贵金属颗粒达到纳米级尺寸，可能在界面形成等离子体共振吸收，对光吸收性能也有一定的提升。

1.3.2 非金属掺杂

非金属掺杂能降低价带能级，缩小了禁带宽度，从而提高材料的光催化活性。

7

通常是在TiO2或ZnO中引入晶格氧空位或者是非金属元素取代部分氧空位，使得TiO2或ZnO禁带窄化。研究表明掺杂碳、氮、硫、硼、磷、卤素等非金属元素可以使得半导体的禁带宽度缩小。不同的掺杂方法对制备出的样品影响也不同，因为不同的掺杂方法使得掺杂元素在物质中的性质和状态等造不成不同的影响，故关于非金属掺杂的作用存在了多种解释。

1.3.3 半导体掺杂

不同半导体的复合可以使得它们性质相互补充，延伸其光吸收的范围，并且使得光生电子与空穴可以有效的分离，提高其光催化性能。这种掺杂是因为半导体存在一定的能级差，使不同能带结构的半导体材料在复合时，能级差可以使光生电子-空穴更加容易传递和迁移。TiO2或ZnO导带上的电子具有较高的能级，可见光下，迁移到禁带宽度小的半导体导带上，使得其与氧气发生单电子还原，并且禁带宽度小的半导体内激发的空穴也可以提高复合半导体的光催化活性。1.4 本论文的研究依据及内容

二十世纪以来，伴随着传统能源的过度开采和利用以及环境问题的愈加严重，如何高效的利用太阳能，来充当能源以及控制、解决污染问题，成为当今世界研究的重要课题之一。光催化技术作为一种绿色节能的新兴技术，可以直接以太阳光作为能源，并且在多领域均有重要应用。只是光催化技术目前还在探索阶段，一般只出现在实验室中，想要大范围的工业化还是比较困难的。原因是（1）目前的半导体材料一般吸收光范围较窄，无法提高光生电子与空穴的分离率，所以其光吸收催化性能比较有限；（2）目前的半导体合成方法有很多种，只是难以有一种方法能够满足所有的需求；（3）目前的光催化剂的可循环使用次数较少[21]。

目前，大多数的光催化剂是以TiO2为基料的复合半导体，这是因为TiO2最早被发现，其具有独特的光催化结构。由于在光照条件下，纳米TiO2光催化剂可以通过催化降解来处理污染物。且降解产物无毒、环保，所以纳米二氧化钛光催化剂的催化性能是比较优越的。但是其禁带宽度为3.2eV，相对于其他催化剂禁带较宽，仅在紫外区有响应。因此制约着二氧化钛纳米材料的应用。如何提高光能的利用率、光催化剂的催化效率并将其激发波长扩展到可见光响应区域成为科学家探究的重点。

8

本课题主要研究的是杂多酸、ZnO掺杂纳米二氧化钛波薄膜的制备和性能的研究，主要包括采用溶胶-凝胶法制备复合纳米二氧化钛薄膜，以甲基橙溶液为

降解目标，测定其在紫外及可见光下光催化活性，再采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱等技术对催化剂进行表征比较结果。首先要完

成光催化剂的制备，再进行光催化活性的表征，最后分析比较结果，选出最佳方案。

第2章实验部分

2.1 实验仪器与药品

表2.1 实验所用化学药品及试剂

试剂名称规格生产厂家

钛酸四丁酯[Ti(OC4H9)4] 分析纯国药集团化学试剂有限公司聚乙二醇[HO(CH2CH2O)n H] 分析纯广州医药站化学试剂公司分装无水乙醇(CH3CH2OH) 分析纯天津富宇精细化工有限公司浓盐酸(HCl) 分析纯洛阳市化学试剂厂

蒸馏水(H2O) 分析纯安阳工学院甲基橙分析纯天津市光复精细化工研究所

氧化锌分析纯国药集团化学试剂有限公司

磷钨酸分析纯国药集团化学试剂有限公司

丙酮分析纯天津市光复精细化工研究所

表 2.2 实验仪器设备

9

10

2.2 实验步骤

2.2.1 玻璃基片的准备

本课题实验采用大小为2.5cm×7.6cm 的玻璃片为基体。本实验制膜采用的是浸渍提拉的方法，如果玻璃基片表面存在脏污或灰尘等物质，将会影响薄膜的理化性质。所以需要对玻璃基片进行预处理，大致分为以下两个步骤：

在烧杯中加入一定量（没盖玻璃基片即可）的丙酮溶液，在超声清洗仪中清洗12min ，清洗过后回收丙酮；然后倒入等量的去离子水，超声清洗12min 。清洗过程中要小心谨慎，避免玻璃基片刮伤受损。将处理好的玻璃基片密封保存于无水乙醇中，备用。使用时可用干净的镊子夹起，待玻璃基片表面的乙醇挥发完全后即可使用。 2.2.2 纳米薄膜的制备

仪器名称 型号与规格 生产厂家 马福炉 SX4-10-16 武汉亚华电炉有限公司 台式离心机 80-2 金坛市杰瑞尔电器有限公司

电子天平 AL104 Mettler-Toiedo Group

磁力搅拌器 RCT bassic IKA

电热鼓风干燥箱 DHG-9030A 上海精宏实验设备有限公司

恒温搅拌油浴锅 HBR4 IKA 365nm 紫外灯 自制 安阳工学院

可见分光光度计

T6新悦 北京普析通用仪器有限公司

XRD D8 德国布鲁克公司 超声清洗仪

KQ-500B

昆山市超声仪器有限公司

图2.1样品制备流程图

（1）将16mL无水乙醇、6mL钛酸四丁酯在50ml的烧杯中，搅拌均匀，制得A液。筒量取2mL浓盐酸加入4mL去离子水中，搅拌均匀，制得B液。

（2）在磁力搅拌下，用酸式滴定管将A液以每秒1滴的速度滴入B液中，搅拌2h，然后加入3.36g的PEG，继续搅拌1h，得到透明溶胶，密封。溶胶在室温下陈化24h之后，用事先准备的玻璃基片拉膜，然后放入干燥箱60?干燥15min左右，取出再次涂膜，干燥，如此反复6-7次，最后放入干燥箱60?干燥12h即可得到一定厚度的纳米二氧化钛薄膜。

（3）将制得的纳米二氧化钛薄膜放入马弗炉中焙烧，以3?/min的速率升到500?，恒温焙烧3h，待温度降到室温取出，得到纳米TiO2薄膜型光催化剂。流程图如2-1。

2.3 复合纳米二氧化钛薄膜的光催化活性测试

模拟污染物甲基橙（20mg/L）的配制：称取10mg的甲基橙充分溶解在烧杯中，转移至500mL的容量瓶中。

光催化降解采用自制的光反应器。光源为175W的高压汞灯(主发射波长365nm)。称取0.2g的焙烧过后纳米催化剂溶于50mL的模拟污染物中，暗箱搅

11

拌30min，进行暗吸附，然后开启光源，每隔20min取一次样，共取8次，离心分离后取用上层清液，用紫外分光光度计测定其吸光度；在日光下，称取0.2g 焙烧过后的纳米催化剂溶于50mL的模拟污染物中，磁力搅拌2h，每隔20min 取样，共取6次，经离心分离后取用上层清液，用紫外分光光度计测定样品的吸光度（测定波长甲基橙为464nm）。以试样降解率来评价光催化剂活性，计算公式：

D＝(A0-A t)/A0×100％（2-1）D-降解率；A0-未加催化剂时溶液的吸光度；A t-光照tmin后溶液的吸光度。

第3章复合纳米TiO2薄膜的性能及表征

3.1 HPW/TiO2的光催化活性测试

此组焙烧温度为500?，煅烧时间为3h，在紫外条件下，0.04%HPW/TiO2、0.07%HPW/TiO2、0.1%HPW/TiO2、0.04%HPW/TiO2、0.15%HPW/TiO2、0.2%HPW/TiO2及纯TiO2的降解效率，具体如图3.1（注：这里指的纯TiO2是指3.5%PEG/TiO2，下文同）。

12

13

D /%

t/min

图3.1不同浓度的HPW/TiO 2对甲基橙的降解

由图3.1可知，随着HPW 的加入对TiO 2降解甲基橙的效率产生了明显的影响，当掺杂比达到0.04%时，降解率达到99.4%。之后再加入HPW 降解率逐渐降低，当掺杂比达到0.20%以后，降解率比纯TiO 2的降解率还低。主要原因是HPW 可以捕获TiO 2在光催化下产生的电子，使载流子扩散长度增大，延长电子和空穴的寿命，抑制电子．空穴的复合等。

3.2 ZnO/TiO 2的光催化活性测试

此组焙烧温度为500?，煅烧时间为3h ，紫外条件下，2%ZnO/TiO 2、4%ZnO/TiO 2、6%ZnO/TiO 2、8%ZnO/TiO 2、10%ZnO/TiO 2、12%ZnO/TiO 2及纯TiO 2的降解效率，具体如图3.2。

14

20

40

60

80100D /%

t/min

图3.2不同浓度的ZnO/TiO 2对甲基橙的降解

如图3.2可知，随着ZnO 的加入对TiO 2降解甲基橙的效率产生了明显的影响，当掺杂比达到2%时降解率达到98.9%。之后再加入ZnO 降解率逐渐降低，当掺杂比达到6%以后，降解率比纯TiO 2的降解率还低。主要原因是二氧化钛比氧化锌对太阳光的吸收光谱范围要窄一些，因此，相对而言，氧化锌具有比二氧化钛更好的可见光催化活性。当然过大的掺杂比也使其光催化效率大大降低，但相对来说，适量的ZnO 掺杂的二氧化钛薄膜催化剂样品光催化效果更优越。

3.3 最优掺杂比的ZnO/TiO 2和HPW/TiO 2的可见光催化活性

此组焙烧温度500?，焙烧时间3h ，太阳光下，2%ZnO/TiO 2，0.1%HPW/TiO 2以及纯TiO 2对模拟污染物的降解效率。

15

D /%t/min

图3.3 可见光下不同样品对甲基橙降的降解

结果表明，2%ZnO/TiO 2的降解率为93.6%，0.1%HPW/TiO 2的降解率为75.4%，纯TiO 2的降解率为74.4%。在40-80min 之间纯TiO 2的降解速率要高于0.1%HPW/TiO 2的降解速率。但是80min 以后，0.1%HPW/TiO 2的降解速率逐渐升高，降解效果逐渐与纯TiO 2持平，最后0.1%HPW/TiO 2降解效果要略好于纯TiO 2。

3.4 UV-vis 光谱及其分析

本组实验用无水乙醇作为溶剂，将紫外条件下降解效果最好的两种复合纳米TiO 2薄膜以及纯TiO 2薄膜作紫外-可见吸收光谱测试，测得结果如图3.4。

16

0.1

0.20.3

0.4

0.5

0.6

A

2

TiO 2

2

/nm

图3.4 紫外-可见吸收光谱图

如图3.4 可得：三条吸收曲线相对于二氧化钛的吸收波长387.5nm 均发生了“红移”现象，2%ZnO/TiO 2约为588nm ，0.1%HPW/TiO 2约为552nm ，而二氧化钛薄膜约为452nm 。表明了无论是掺杂还是非掺杂，二氧化钛薄膜相对于二氧化钛粉末的禁带宽度均减小了，说明其对可见光的响应范围扩大，故2%ZnO/TiO 2在可见光下降解甲基橙的效果要明显优于摻杂了HPW 和TiO 2。

17 3.5 XRD 图谱及其分析 020406080

100

2

2

纯TiO 2

图3.5 不同样品的XRD 图像

样品的晶型采用XRD 来进行表征。由X 射线衍射标准卡片JCPDS No.21-1272可知，纯TiO 2的XRD 图像中，2θ=25.4°，37.8°，48.2°，53.9°，55.1°，62.8°，68.7°，70.5°，75.2°的典型衍射峰分别对应（100），（004），（200），（105），（211），（204），（116），（220）和（215）晶面。X 射线衍射图谱如图3.5所示，三者分别在25.5°，25.8°，25.4°出现了明显的锐钛矿相（101）面的衍射特征峰，其中纯TiO 2的峰较为尖锐，其峰值较为明显，说明复合样品是不定形的，多晶型结构。这些峰证明了样品中TiO 2多晶型锐钛结构的存在，说明了三种情况下制备的薄膜中均含有锐钛矿相的二氧化钛。

结论

本文通过溶胶-凝胶法制备了纳米HPW/TiO2，ZnO/TiO2薄膜，以甲基橙污染物对复合纳米二氧化钛光催化性能进行了测试。结论如下：

1.在500℃下焙烧3h，制得0.1%HPW/TiO2光催化剂薄膜，在紫外条件下降解率为99.4%，在太阳光下，降解率为75.4%。

2.在500℃下焙烧3h，制得2%ZnO/TiO2光催化剂薄膜，在紫外条件下，降解率为98.9%，在太阳光下，降解率为96.3%。

3.通过UV-vis光谱分析了二氧化钛薄膜光吸收性能：复合纳米二氧化钛薄膜的吸收峰相对于TiO2387.5nm的吸收峰发生了“红移”，减小了TiO2的禁带宽度，扩展了TiO2薄膜对可见光的响应范围。

4、利用XRD对复合纳米二氧化钛薄膜的晶体结构进行了表征。

18

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5t4e.html