毕业设计（论文）二氧化钛薄膜的制备及其光催题目化性能系（院）化学工程系专业材料化学班级10级材料本1学生姓名姚广祥学号1014100425指导教师王丽职称讲师二◦一四年六月十五日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
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本声明的法律后果由本人承担。
作者签名: ___________二0 年月曰毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。
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（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: ___________二0 年月曰二氧化钛薄膜的制备及其光催化性能摘要二氧化钛是一种高效环保的光催化降解材料，目前被广泛应用于工业生产、食品加工、环境治理等领域。
但是粉末状二氧化钛难回收和吸收光波的谱带较窄，为了解决这两个问题，目前多采用成膜和掺杂予以解决。
本研究利用浸提技术，把二氧化钛固定在不锈钢丝网上。
通过XRD 对其物相进行分析，利用扫描电镜表征其微观形貌，利用甲基橙作为目标污染物，探究了搅拌、浸提次数、掺杂、光源等因素对二氧化钛光催化降解性能的影响以及其重复使用效果。
结果表明：所制得的二氧化钛主要为锐钛矿型；随着浸涂次数的增加，不锈钢丝网表面二氧化钛薄膜的微观形貌有所变化；搅拌、浸提次数、掺杂镧有利于二氧化钛光催化活性的提高，二氧化钛利用紫外光的能力比利用可见光的能力更强；随着浸提次数的增加，二氧化钛对甲基橙的光催化降解效率呈现先增大后减少的趋势，当浸提达到七次时光催化降解效率最高，四小时降解率可达77.6%；所制得的负载有二氧化钛薄膜的不锈钢丝网在重复性实验中，除第一次催化降解后效率有降低外，其他都基本不变，说明制得的样品可以长期用于光催化降解。
关键词：二氧化钛薄膜；镧；甲基橙；光催化The preparation of titanium dioxide thin film and itsphotocatalytic performanceAbstractTiO2 is a kind of efficient photocatalytic degradation of materials of en vironmen tal protecti on, has widely used in in dustrial producti on, food process ing, en vir onmen tal gover nan ce, and other fields. But powdered TiQ is difficult to recycle and narrow absorption of light band. In order to solve these two problems, curre ntly research used more film and dop ing.This research use dip coati ng tech no logy, the TQ2 on the stai nless steel wire mesh. We analyze the phase by XRD, using scanning electron microscopy (SEM) characterization of the microstructure, using methyl orange as a target the polluta nt, explores the stirri ng, coati ng nu mber, dop ing, the light source on the effect of TiO2 photocatalytic degradation of performa nee and the effect of repeated use.The results showed that: TiOhat we made is mainly an atase type. With the in crease of nu mber of dip coati ng, microstructure of TiO 2 thin film on the surface of stainless steel wire mesh cha nge. Stirri ng, coati ng nu mber, doped Ian tha num make for impro ving photocatalytic activity of TiO2, TiO2 using ultraviolet ability batter with ability of visible light. With the in crease of nu mber of dip coati ng, TQ2 photocatalytic degradation of methyl orange showed the efficiency first in crease and the n decrease, catalytic degradati on efficie ncy of the 7 membrane layer is the highest, four hours the degradation rate is 77.6%. Immobilize TQ2 th in film on stai nless steel wire mesh in the repetitive experiments, except the first after the catalytic degradation efficiency is reduce, other is basically rema in un cha nged, stati ng it can be Ion g-term use the light catalytic degradati on.Key words: TiO2 thi n film; Lan tha num; Methyl oran ge; Photocatalytic目录摘要............................................................................... I•…Abstract ............................................................................ LL.第一章引言.. (1)1.1研究背景 (1)1.2二氧化钛光催化原理及其性能改进 (1)1.2.1二氧化钛光催化原理 (1)1.2.2二氧化钛的光谱利用范围 (2)1.2.3二氧化钛的固定化 (3)1.3研究现状 (3)1.4研究内容 (4)第二章二氧化钛薄膜的制备和光催化性能研究 (5)2.1实验设备与原材料 (5)2.2二氧化钛薄膜的制备 (5)2.2.1实验的前期准备 (5)2.2.2二氧化钛溶胶的制备 (5)2.2.3二氧化钛薄膜的制备 (6)2.2.4二氧化钛粉末的制备 (6)2.3二氧化钛薄膜及其光催化活性的表征 (6)2.3.1二氧化钛薄膜的表征 (6)2.3.2二氧化钛薄膜的光催化活性研究 (6)第三章实验结果与分析 (8)3.1二氧化钛物相分析 (8)3.2二氧化钛薄膜形貌表征 (8)3.3搅拌对降解速度的影响 (10)3.4浸提次数对纯二氧化钛薄膜催化性能的影响 (11)3.5镀膜对二氧化钛催化性能的影响 (12)3.6掺杂对二氧化钛薄膜催化性能的影响 (12)3.7二氧化钛薄膜的重复性使用效果 (13)第四章结论与前景 (16)致谢 (18)第一章引言1.1研究背景随着人类社会的不断发展，人们对生活环境的要求也不断提高，而环境污染却随着工业化程度的提高而日益严重，治理环境污染成为当前社会的一大主题。
其中，水污染已经成为制约人类发展和影响人类生活的重要因素，如何解决好水污染问题关乎人类命运。
目前，水污染处理的方法主要有生物法、物理法、化学法。
其中，光催化降解法就是在光的作用下进行催化降解化学反应的方法。
光催化降解法具有无毒、安全、稳定性好、催化活性高、见效快、能耗低、可重复使用等优点。
光催化降解法的关键是光催化剂的选取，目前主要的光催化剂有二氧化钛(TiO2)，氧化锌(ZnO),氧化锡(SnO2),二氧化锆(ZrO2)，硫化镉(CdS)等。
二氧化钛的性质非常稳定，因其在有机物降解上具有价格低廉、效率高、操作简单、无二次污染、反应条件温和等优点，己经成为当今学术界研究的热点⑴。
二氧化钛作为光催化剂催化降解有机物污染物已经有三十多年的历史了⑵，但是粉末状的二氧化钛难以分离回收重复利用，造成了资源的浪费。
另外，二氧化钛能利用的光谱谱带较窄，主要集中在紫外光区，不能充分利用光能，也限制了光催化效率的提高。
因此高效负载型二氧化钛光催化剂的研究对现实应用具有非常重要的意义。
1.2二氧化钛光催化原理及其性能改进1.2.1二氧化钛光催化原理二氧化钛光催化原理示意图如图1.1所示。
二氧化钛之所以能作为光催化剂，原因在于其具有不连续的N型半导体的能带，而且在能量较低的价带和能量较高的导带之间存在一个禁带。
当用光照射二氧化钛时，其价带上的电子就会被激发而带有较高能量，当这个能量足够大时电子就会跃迁到导带上，同时在价带上产生因电子跃迁而产生的空穴。
在这个过程中，吸附在半导体表面的物质(待降解物)有可能俘获电子或者空穴，实现氧化还原降解。
价带的空穴带正电，并且具有很强的得电子能力，即强氧化性，可夺去吸附在半导体颗粒表面有机物和溶剂中的电子，使之彻底氧化为CO2、H2O和其它无机物。
导带的电子带负电，非常容易依附于其他物质，即具有强还原性，能还原大多数金属离子以及还原溶解的氧气生成超氧自由 基（O 2-）和双氧水（H 2O 2）⑻。
图1.1 光催化降解示意图⑻在光催化降解染料（如甲基橙）时，二氧化钛导带中的电子具有强还原性，会 和溶解在水中的O 2生成O 2-，并且会进一步转化成为• OH 或HOO •自由基。