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本研究针对纳米TiO2光催化剂在实际应用中存在的问题,致力于TiO2光催化剂的改性研究及其固定化研究。采用复合半导体和金属离子掺杂的改性手段对TiO2光催化剂进行改性。采用溶胶-凝胶制备工艺,通过浸渍-提拉法将光催化剂固定化。本研究采用溶胶-凝胶工艺在玻璃表面成功的制备出均匀透明、负载牢固的TiO2纳米薄膜及改性TiO2纳米薄膜光催化剂。系统研究了光催化改性的各种措施和影响因素,并分析了作用机理。研究表明:SiO2-TiO2复合薄膜以紫外灯为激发光源时,使TiO2光催化降解甲基橙的能力有所增强,能够改善TiO2薄膜的光催化活性。而以荧光高压汞灯为光源时,其光催化活性低于TiO2薄膜。SiO2的掺入使得锐钛矿晶粒变小,量子化效应增强,吸附反应物的能力增加,但同时造成吸收光谱蓝移。SnO2-TiO2复合薄膜的光催化活性在两种光源下均明显高于TiO2薄膜,尤其是在以可见光为主的光源照射下其光催化效率提高了34%。其作用机理为锐钛矿和金红石型(Sn,Ti)O2固溶体形成了复合半导体的异质结,使得光生载流子得到有效分离,提高了载流子寿命。同时(Sn,Ti)O2固溶体的结构缺陷产生了中间能级,使得电子跃迁能量减小,吸收能谱发生红移,对可见光的吸收强度增强。掺入Fe3+改善了SiO2-TiO2复合薄膜和SnO2-TiO2复合薄膜的光催化活性。在SnO2-TiO2复合薄膜中掺入Fe3+效果显著。Fe3+能够浅能级捕获光生电子或空穴,延长了光生载流子的寿命,从而提高光催化活性。本研究将多种改性方法联合使用,成功的制备了Fe3+-SnO2-TiO2三元复合薄膜光催化剂,在以可见光为主的光源照射下,甲基橙的光催化降解率可达到89.65%,相对TiO2薄膜提高了45%。有关Fe3+-SnO2-TiO2三元复合薄膜的研究目前尚未见报导。该研究是促进TiO2光催化剂实用化的新途径。