基本信息
- 项目名称：
- 溶胶-凝胶法铝合金表面制备TIO2薄膜工艺研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 铝合金比强度高，加工性能、耐腐蚀性良好，具有一定的耐高温性能，在日常用品、食品、化工、航空航天、交通、军事等方面有着广泛的用途。以铝合金为基体制备TiO2膜，实现铝基体较好性能和TiO2优良光学性能的结合有一定的意义，可拓宽TiO2膜光催化技术的应用。
- 详细介绍：
- 随着经济的日益发展，能源、资源的逐渐减少及环境污染的加剧，发展新型节能环保的和谐材料，成为科技工作者一直致力于研究的热门课题。传统工艺采用催化燃烧、化学氧化、生物降解等方法对环境污染物加以去除，但都有一定的局限性，比如设备及运费高，有二次污染等，难以满足净化处理在技术和经济上的要求。近十几年来人们研究发现半导体光催化氧化剂技术在去除污染物方面，具有能耗低、操作简便、可减少二次污染等突出特点，成为备受关注的技术之一。研究发现，TiO2因其价廉、无毒、催化活性高、稳定性好、易于回收等优点而倍受青睐，被称为是理想的光催化剂。因此利用TiO2半导体材料对有机污染物进行光催化降解正逐渐成为工业化技术。国内外的学者研究发现，TiO2的光催化性能与其颗粒大小、比表面积有重要的联系，颗粒越小，比表面积越大，其光催化性能越好。为此，国内外学者尝试用不同方法制备TiO2粉体，其中湿化学法溶胶－凝胶法在制备中应用最多 ，但是，粉末TiO2在进行光催化的过程中，遇到诸多问题，比如与处理液不易分离。于是，人们想到用制备TiO2膜工艺解决这一问题。截至目前，研究者已在硅酸盐玻璃，不锈钢，高分子纤维等基体上面成功制备了TiO2膜，在铝合金基体表面制备TiO2膜以实现光催化性能的研究鲜有报道，
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 采用溶胶—凝胶法在铝合金基体上制备TiO2薄膜，优化工艺过程，以期制得与铝合金基体结合性能良好、光催化效率高的TiO2薄膜，为环保领域提供思路和方法。控制溶胶—凝胶工艺过程中影响水解缩聚的工艺参数，制得溶胶，进行镀膜、干燥、煅烧得到TiO2膜。检测TiO2膜与铝合金基体的结合性能、光催化性能，并模拟在废水处理方面的催化效率来确定铝合金基体表面制备TiO2薄膜的最佳工艺路线。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性： TiO2光催化剂催化降解法是一种深度的氧化过程，TiO2膜在特定波长光的照射下，激发出一种对人体无害的粒子，该类粒子具有极强的氧化—还原能力。先进性：纳米级的二氧化钛，磁性强且具有极强的吸收紫外线的能力，表面活性大，热导性好，光催化活性好，可重复使用。独特之处：TiO2(锐钛型)粒径小、光化学性质稳定，对有机物的降解选择性低，无二次污染，连续光照能保持活性，光照后不发生光腐蚀。
应用价值和现实意义
- 传统上采用催化燃烧、化学氧化生物降解等方法对环境污染物加以去除，但都有一定的局限性，如有二次污染，研究发现半导体光催化氧化剂技术在去除污染物方面，具有能耗低、操作简便、可减少二次污染等突出特点，成为使用的技术之一。利用TiO2半导体材料对有机污染物进行光催化降解在土壤、水质和大气的污染治理方面展现出光明的应用前景。有望以太阳能作为能源的、运行费用低的新材料对环境保护实现可持续发展具有重大意义。
学术论文摘要
- 采用溶胶-凝胶法制膜的工艺方法，利用自制的浸渍提拉装置在铝合金表面镀TiO2薄膜，研究制得的膜与基体的结合性能、膜的光催化性能。使用X射线衍射仪（XRD）分析了TiO2膜的相组成及分布规律；使用扫描电子显微镜（SEM）对TiO2膜的表面形貌进行了观察，同时用划痕实验法对薄膜与基体之间的结合性能进行了检测，采用分光光度计测定了TiO2薄膜的光催化性能。试验表明：采用溶胶凝胶法在铝合金基体上制备的TiO2膜具有一定的光催化性；就膜的光催化性能和膜与基体的结合性能而言，选用乙酰丙酮作为水解抑制剂制得的TiO2薄膜优于用三乙醇胺制得的TiO2薄膜。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]闫蕾,梁燕萍,吕向菲.TiO2薄膜的制备、改型及光催化性能的研究[J].工业催化，2008,16(3):55-58. [2]张健泓，陈优生.溶胶-凝胶法的应用研究[J].广东化工，2008,35(3):47-49. [3]万晔，杨龙刚，于欢.溶胶-凝胶法制备纳米TiO2薄膜及其性能的研究[J].沈阳建筑大学学报，2009,25(1):139-142. [4]戴剑锋，李扬，王青等Sol-gel旋涂法制备纳米TiO2薄膜及其双亲性能研究[J].材料导报，2008,22(01).124-126 [5]孟前进，李巧玲.溶胶-凝胶法合成TiO2粉体及其表征和光催化的研究[J].中国粉体工业，2009,(3):5-9. [6]王旭，程俊华，陈嘉兴.溶胶-凝胶法制备TiO2及其光催化性能的研究[J].化工新型材料，2009，37(3):72-73. [7]孟前进，李巧玲.溶胶-凝胶法TiO2粉体的制备及表征[J].化学工业与工程技术，2009,30(6):8-9. [8]桑艳，尤家辉，耿保友.金属掺杂TiO2粉体的光催化性能的研究[J].安徽师范大学学报(自然科学版)，2009,32(2)：142-146. [9]黄剑锋.溶胶-凝胶原理与技术[M].—北京:化学工业出版社，2005,7. [10]苏修亮，张欣宇.表面涂层与基体间的界面结合强度及其测定[J].电镀与环保，2004年24（2）：6-11.
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