论文部分内容阅读
钙钛矿结构的钛酸锶是一种很有前途的光催化降解有机物的材料。在对钛酸锶光催化剂的制备和光催化降解亚甲基蓝活性的研究中发现,钛酸锶粉末催化剂的重复利用低,一次利用不利回收,而薄膜催化剂一次利用以后容易回收,符合可持续发展战略；为了进一步清楚热处理过程对薄膜结构及其光催化降解亚甲基蓝性能的影响,对其研究是很必要的；为了进一步了解在掺杂改性方面对光催化提高的一些现象,研究掺杂及沉积元素在薄膜催化剂中的存在形式及其在影响光催化降解亚甲基蓝的性能很有必要。本文采用溶胶凝胶旋涂法制备了钛酸锶薄膜、掺Zn2+钛酸锶薄膜及其表面沉积Ag的薄膜样品。研究了热处理过程对钛酸锶薄膜在结晶率、杂质含量和表面形貌等结构方面的影响并研究了保温时间对其光催化降解亚甲基蓝活性的影响；研究了掺杂和表面沉积对钛酸锶薄膜结构及其光催化活性的影响；研究了薄膜催化剂在不同条件下光催化降解活性的变化规律。研究结果表明：1.热处理对钛酸锶薄膜的结构及光催化活性的影响很大。其中,退火温度在850℃时,所制备的钛酸锶薄膜的结晶率高且薄膜含有的杂质较少；升温速率的改变对薄膜的结晶率影响不大,而降温速率影响着薄膜的表面形貌,其中随炉冷却的表面形貌与空气中冷却的表面形貌最大的区别是没有大裂纹和表面结构规则走向的的出现；在保温时间为30min时,薄膜表面形貌的圆状结构较浅,层次感较弱；保温60min时表面的圆状结构深,层次感最强。光催化实验也发现在保温60min时,具有最高的催化活性。2.表面沉积Ag原子的实验并不改变薄膜其他元素的价态结构,但是对薄膜的表面形貌的影响及与环境中相互关系的改变较大。掺杂量对光催化活性影响较大,其中掺Zn2+量在摩尔质量1%为最佳掺杂量；表面沉积Ag的钛酸锶薄膜能较大提高其光催化活性。3.薄膜的光催化活性随PH值的增大而增强,随亚甲基蓝初始浓度的增大而减弱,溶液中适量水溶性金属的加入能提高薄膜的光催化活性,预吸附时间的长短对薄膜的光催化活性影响不大。在薄膜重复利用方面,虽然掺Zn2+及表面沉积Ag的薄膜催化剂在初次光催化活性较高,但是重复利用失效快。钛酸锶薄膜光降解亚甲基蓝反应在初始亚甲基蓝浓度高于3.289x10-5mol/L时符合一级反应动力学方程。