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二氧化钛光催化剂是有代表性的一种n型半导体氧化物,广泛应用于气相及水溶液中有机污染物的降解、除臭、自洁杀菌以及光电转换等,一直是世界范围内的研究热点。本文通过溶胶-凝胶浸渍提拉法制备不同基材上N掺杂TiO2薄膜光催化剂,以及Cu-N共掺杂TiO2薄膜光催化剂,并在可见光照射下,对活性染料废水等目标降解物进行光催化降解反应的研究。结果表明,该催化剂对可见光有良好的响应。研究的主要内容和得到的结论如下:(1)本实验通过溶胶凝胶法,以尿素、氨水及三乙胺为氮源,制备了玻璃负载型TiO2-N薄膜,结果表明,以尿素为氮源的TiO2-N样品光催化性能最优;并对以尿素为氮源的TiO2-N粉体的制备工艺进行了优化。通过单因素实验及正交试验结果可知,对薄膜光催化活性的影响因素最大的是层数,其次是乙酰丙酮和温度。最后得出制备掺氮TiO2薄膜的优化工艺条件为乙醇:水:硝酸:乙酰丙酮:钛酸丁酯=40:0.8:0.25:0.2:1;提拉层数为6层;焙烧温度为525℃。(2)考察了不同基材上(基材分别为铁片、铜片、铝箔、导电玻璃和普通玻璃)制备TiO2-N光催化薄膜的光催化性能。在光照时间为6h的可见光光照降解活性艳红溶液的实验中,活性艳红降解率最高的是铁片为载体的TiO2-N薄膜,降解率为91.7%,其次是铜片、普通玻璃、铝箔为载体的TiO2-N薄膜,最低的是导电玻璃,降解率依次为48.6%,42.8%,14.2%和9.2%。在光照时间为12h的可见光照射降解对氯苯酚溶液的实验中,对氯苯酚降解率最高的是铜片为载体的TiO2-N薄膜,其次是普通玻璃、导电玻璃、铁片和铝箔为载体的TiO2-N薄膜。由于铁片和铜片都与N掺杂TiO2薄膜结合度不佳,铜片载体易与N掺杂TiO2薄膜脱落;铁片在降解反应过程中会出现锈蚀现象,重复实验效果不佳;普通玻璃性能表现良好且稳定,薄膜表面形态分布均匀,因此普通玻璃应为最佳基材选择。(3)用荧光法测定不同载体上N掺杂TiO2薄膜光催化剂在卤素灯照射条件下产生的羟自由基。结果表明,溶液光照后发生了Ce3+荧光猝灭现象,不同基材载体上N掺杂TiO2薄膜光催化剂在光照下均有·OH产生,光照时间越长,产生·OH量越多,产生的·OH能将有机物降解。其中,以铁片为基材的薄膜催化剂·OH产生量最多,导电玻璃为基材的薄膜催化剂·OH产生量最少。(4)在玻璃上制备了Cu-N共掺杂TiO2薄膜,并对制备的光催化剂进行了SEM表征。结果表明,催化剂的可见光催化活性均高于TiO2薄膜以及Cu掺杂TiO2薄膜。其中,在24h可见光光降解活性艳红溶液的实验中,N-Cu(0.01%)共掺杂TiO2薄膜降解率最高,达76.6%,而纯TiO2薄膜降解率只有23.3%。重复实验中,所有的薄膜催化剂(纯TiO2薄膜,N掺杂TiO2薄膜,Cu(0.01%,0.05%,0.1%)掺杂TiO2薄膜以及N-Cu(0.01%,0.05%,0.1%)共掺杂TiO2薄膜)均为第一次降解时效果最好,随后效果逐渐减弱,到第四次使用时,N-Cu(0.01%)共掺杂TiO2薄膜降解率降至56.6%,纯TiO2薄膜降解率降至10%。