專利名稱：Ag的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光催化TiO2薄膜的制備方法。
背景技術：
所謂光催化薄膜，是指當該薄膜被一定功率的紫外燈照射時，其表面可以發生氧化還原反應。可將鍍膜玻璃放在一個裝有甲基橙的小槽內，然后用一定功率的紫外燈照射此小槽一段時間，發現甲基橙顏色變淺，測其透射比增大。說明部分甲基橙被分解。這種光催化薄膜可以用來處理污水、降解有毒有害有機氣體、殺菌、除臭等。
光催化TiO2薄膜通常為摻有單一過渡金屬離子(如Fe3+、Cu2+等)或是銀系離子(Ag+等)的單一復合摻雜薄膜，均可在一定程度上提高TiO2的光催化性。現有摻雜中以Fe3+效果最佳，但是其激發源均為18瓦以上的紫外燈，且其波長為254nm，對能源的消耗較大，且對人體傷害較大，因而其應用范圍受到很大的限制。
發明內容
針對上述現有光催化劑的不足，本發明的目的是提供一種低功率、長波紫外激發或日光激發、光催化性能好的Ag+-Fe3-復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的制備方法。
本發明的目的是這樣實現的一種Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟1).按鈦酸丁酯∶無水乙醇∶水∶二乙醇胺的摩爾比＝1∶26.5∶1∶1，摻雜離子量與鈦酸丁酯的摩爾配比分別為Ag-∶鈦酸丁酯＝0.00043∶1，Fe3+∶鈦酸丁酯＝0.0001∶1，選取鈦酸丁酯、無水乙醇、水、二乙醇胺、硝酸銀、硝酸鐵；用溶膠-凝膠法制備Ag+、Fe3+復合摻雜TiO2溶膠；2).基片清洗；3).采用浸漬提拉法在基片上涂覆Ag+、Fe3+復合摻雜TiO2溶膠，提拉速度為5mm/s，在Ag+、Fe3+復合摻雜TiO2溶膠中浸漬時間為35-45秒；4).用電阻爐進行熱處理，100℃保溫1h，200℃保溫1h，300℃保溫1h，500℃保溫2h，升溫速率控制在約1℃/s；采用關閉爐門自然冷卻，在基片得到Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜。
所述的基片為玻璃或陶瓷。
所述的基片清洗為KQ-250DB數控超聲波清洗器內清洗15min，稀鹽酸浸泡30min，無水乙醇浸泡30min，煮沸30min，烘干待用。
所述的提拉速度精確到±1mm/s，浸漬時間精確到±1s，提拉時不能造成液面明顯振動。
所述的基片上的Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的厚度為30～50nm。
第1)步驟中鈦酸丁酯、無水乙醇、水、二乙醇胺的配比會影響溶膠的穩定性與光催化TiO2薄膜的光催化活性，摻雜離子量與鈦酸丁酯的配比(摩爾)將極大的影響TiO2薄膜的光催化活性，因此，摻雜離子量與鈦酸丁酯的配比必須嚴格控制。第2)步驟中基片材料必須清洗干凈，否則會影響薄膜與基片的附著力及影響薄膜的純度，最終影響TiO2薄膜的光催化活性。第3)步驟中鍍膜厚度為30-50nm，薄膜的厚度主要通過提拉速度與基片在溶膠中的浸漬時間來控制，提拉速度必須嚴格控制在5mm/s，浸漬時間為35-45秒(最佳為40秒)，要求精度分別為±1mm/s、±1s；提拉時不能造成液面的明顯振動，液面的振動將影響成膜的均勻性進而影響成膜質量。第4)步驟中升溫速率控制在約1℃/s，冷卻時采用關閉爐門自然冷卻，因打開爐門冷卻可能會影響到TiO2的晶型變化以及成膜質量，進而影響到其光催化活性。
本發明與現有技術相比具有如下特點1、性能的高效性，可在弱激發條件下[自然光或低瓦數紫外燈(3W)]產生高效的性能。Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜表面具有更多的電子-空穴對及低電子-空穴復合率，這與目前所報道的大多數光催化薄膜相比，提高了薄膜的光敏感性和光催化反應速度。
2、在弱激發條件下的廣普降解性，能夠降解車內大多數有害有機物氣體、及殺死細菌，尤其適合于降解多環芳烴類，多氯聯苯類物質。
3、可循環使用性，Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜受外界光激化產生的強活性光生電子，易侵入有機物或微生物的結構中，而光生空穴則俘獲有機物或微生物的自由電子，通過氧化還原反應破壞有機物或微生物結構，同時實現自身能級的回復，并再次接受光線激發，重新產生光生電子和光生空穴，整個反應周而復始不斷更新。
采用本發明方法制備的Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的光催化性明顯提高，且使用的為低功率紫外燈(3W)，波長為376nm，或者使用晴朗氣候下的日光作為激發光源，可以達到對日光的有效利用，節省能源，擴大應用范圍。
具體實施例方式
一種Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的制備方法，包括如下步驟1).按鈦酸丁酯∶無水乙醇∶水∶二乙醇胺的摩爾比＝1∶26.5∶1∶1，摻雜離子量與鈦酸丁酯的摩爾配比分別為Ag+∶鈦酸丁酯[(C4H9O)4Ti]＝0.00043∶1，Fe3+∶鈦酸丁酯[(C4H9O)4Ti]＝0.0001∶1，選取鈦酸丁酯、無水乙醇、水、二乙醇胺、硝酸銀、硝酸鐵；用溶膠-凝膠法制備Ag+、Fe3+復合摻雜TiO2溶膠；所述的鈦酸丁酯、無水乙醇、二乙醇胺、硝酸銀、硝酸鐵均為分析純，水為二次蒸餾水。
2).基片清洗基片為玻璃或陶瓷，KQ-250DB數控超聲波清洗器內清洗15min，稀鹽酸浸泡30min，無水乙醇浸泡30min，煮沸30min，烘干待用。
3).采用浸漬提拉法在基片上涂覆Ag+、Fe3+復合摻雜TiO2溶膠，提拉速度為5mm/s，在Ag+、Fe3+復合摻雜TiO2溶膠中浸漬時間為35-45秒(最佳為40秒)；提拉速度精確到±1mm/s，浸漬時間精確到±1s，提拉時不能造成液面明顯振動。
4).用電阻爐(箱式高溫電阻爐)進行熱處理，100℃保溫1h，200℃保溫1h，300℃保溫1h，500℃保溫2h，升溫速率控制在約1℃/s；采用關閉爐門自然冷卻，在基片得到厚度為30～50nm的Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜。
檢測Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜在低功率紫外光激發條件下對甲基橙溶液光催化降解率。實驗所用的甲基橙溶液濃度為10mg/L。本發明成膜的玻璃片(鍍膜面積為5.3cm×2.5cm)放置規格為17cm×7cm×2.5cm透明玻璃小槽中，并向其中加入20ml的甲基橙溶液。以下實驗所采用的激發光源均為Z-F-20C暗箱式紫外分析儀(上海寶山顧村電光儀器廠制造)，功率為3瓦，選擇的紫外光波長為365nm。玻璃片距光源10cm。反應溫度為室溫，反應時間為每20分鐘測一次甲基橙溶液的透射比，測4次。檢測裝置為721W微機型可見分光光度計(上海光學儀器五廠)。其20分鐘后透射比為144.4，80分鐘透射比為179.3。
在晴天中午12點到14點間測試Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的光催化性，其20分鐘后透射比為128.1，80分鐘透射比為145.4。
采用對大腸桿菌的殺滅率測試Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜，配置109(個)/ml濃度大腸桿菌原始菌液及800ml營養瓊脂培養基，將原始菌液稀釋到106(個)/ml濃度(A)作為實驗測試備用。分別將涂有Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的載玻璃片(實驗組)和空白載玻璃片(對照組)放入無菌培養皿中，再將0.5ml菌液A分別滴加到載玻璃片上，平鋪。將實驗組和對照組放到紫外光(3W)下照射一定時間后，向培養皿中加入10ml生理鹽水稀釋，混合均勻。取出稀釋后菌液用試管逐級稀釋到104、103、102、101濃度，分別取對照組和實驗組的102、101濃度菌液1ml于無菌培養皿中，往盛有102、101濃度菌的培養皿中加培養基，冷卻后放入恒溫培養箱中培養48h。對培養后的菌液作細菌計數，對比實驗組和對照組菌落數，在2分鐘內大腸桿菌的殺滅率達到70％。
權利要求
1.一種Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟1).按鈦酸丁酯∶無水乙醇∶水∶二乙醇胺的摩爾比＝1∶26.5∶1∶1，摻雜離子量與鈦酸丁酯的摩爾配比分別為Ag-∶鈦酸丁酯＝0.00043∶1，Fe3+∶鈦酸丁酯＝0.0001∶1，選取鈦酸丁酯、無水乙醇、水、二乙醇胺、硝酸銀、硝酸鐵；用溶膠-凝膠法制備Ag+、Fe3+復合摻雜TiO2溶膠；2).基片清洗；3).采用浸漬提拉法在基片上涂覆Ag+、Fe3+復合摻雜TiO2溶膠，提拉速度為5mm/s，在Ag+、Fe3+復合摻雜TiO2溶膠中浸漬時間為35-45秒；4).用電阻爐進行熱處理，100℃保溫1h，200℃保溫1h，300℃保溫1h，500℃保溫2h，升溫速率控制在約1℃/s；采用關閉爐門自然冷卻，在基片得到Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜。
2.根據權利要求1所述的一種Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的制備方法，其特征在于所述的基片為玻璃或陶瓷。
3.根據權利要求1所述的一種Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的制備方法，其特征在于所述的基片清洗為KQ-250DB數控超聲波清洗器內清洗15min，稀鹽酸浸泡30min，無水乙醇浸泡30min，煮沸30min，烘干待用。
4.根據權利要求1所述的一種Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的制備方法，其特征在于所述的提拉速度精確到±1mm/s，浸漬時間精確到±1s，提拉時不能造成液面明顯振動。
5.根據權利要求1所述的一種Ag+-Fe3+復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的制備方法，其特征在于所述的基片上的Ag+-Fe3-復合摻雜TiO2弱激發光催化薄膜的厚度為30～50nm。
全文摘要
本發明涉及一種光催化TiO
文檔編號B01J21/00GK1712130SQ20051001865
公開日2005年12月28日 申請日期2005年4月30日 優先權日2005年4月30日
發明者沈毅, 吳國友, 張青龍, 李 真 申請人:中國地質大學(武漢)