【正文】 污染問題。而一般抗菌劑只有殺菌作用，但不能分解毒素。 本課題研究的目的和意義TiO2由于具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、安全無毒、使用壽命長、可直接利用太陽能等優(yōu)點(diǎn)，在光電轉(zhuǎn)換、光化學(xué)合成、光致變色以及光催化氧化環(huán)境污染等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。通過摻雜改性的TiO2能有效抑制光生電子—空穴的復(fù)合，能在晶格中引入缺陷或改變結(jié)晶度并擴(kuò)展TiO2的光譜響應(yīng)范圍，提高光催化效率。摩爾比越高，水解反應(yīng)越完全，否則將得到有機(jī)鈦氧縮聚產(chǎn)物。 表22 實(shí)驗(yàn)所用藥品試劑名稱化學(xué)式純度生產(chǎn)廠家鈦酸四丁酯無水乙醇硝酸硝酸鐵羅丹明BTi(OC4H9)4C2H5OHHNO3Fe(NO3)3待其成為凝膠后放入105 ℃恒溫烘干箱中12 h。表23 正交表頭設(shè)計(jì) 因素水平Ti(OC4H9)4/mlC2H5OH/mlHNO3/mlH2O/ml123171717 影響TiO2處理羅丹明B的因素有試劑配比、鍛燒溫度、鍛燒時(shí)間、光催化時(shí)間、羅丹明B濃度等。本論文所有后續(xù)降解實(shí)驗(yàn)所用TiO2光催化劑均在此最優(yōu)條件下制備。表25 正交表頭設(shè)計(jì) 因素水平前驅(qū)體配比/摩爾比W（Fe3+/TiO2）/%煅燒溫度/℃煅燒時(shí)間/h123nnn400450500表26 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析編號(hào)前驅(qū)體配比/摩爾比W（Fe3+/TiO2）/%煅燒溫度/℃煅燒時(shí)間/h脫色率/%123456789nnnnnnnnn400450500450500400500400450K1K2K3k1k2k3R圖23 脫色率與樣品關(guān)系曲線由表26和圖23可以看出在光催化條件相同的情況下，各因素對(duì)FeTiO2光催化劑降解效果影響大小順序?yàn)椋呵膀?qū)體配比鍛燒溫度鍛燒時(shí)間W(Fe3+/TiO2)。各因素的最佳組合為A1B2C2D2，也即在前驅(qū)體配比相同的情況下W(Fe3+/TiO2)=%，鍛燒溫度為450 ℃， h。固定前驅(qū)體配比、摻鐵量、鍛燒時(shí)間、光催化時(shí)間分別為n=1:15::W(Fe3+/TiO2)=%、2 h、2 h。分析其原因是由于在400℃時(shí)樣品絕大多數(shù)還是無定型結(jié)構(gòu)；450℃~500℃以后銳鈦礦占絕大多數(shù)[13]，而隨著溫度的升高，銳鈦礦逐漸轉(zhuǎn)化為金紅石，根據(jù)前面的理論知識(shí)我們可以知道銳鈦礦光催化效果比金紅石的要好。同樣固定前驅(qū)體配比、摻鐵量、鍛燒溫度、光催化時(shí)間分別為n=1:15::1，W(Fe3+/TiO2)=%，450 ℃，2 h。這是因?yàn)榇呋瘎┠阁w經(jīng)高溫鍛燒后，短時(shí)間內(nèi)尚未形成活性晶相，由于結(jié)晶的生長過程相對(duì)較慢，因而需要足夠的時(shí)間才能形成活性晶相。改變摻鐵量W(Fe3+/TiO2)，%，%，%，%，%。分析其原因主要是，在二氧化鈦中摻雜Fe3+后，催化劑性質(zhì)發(fā)生改變，F(xiàn)e3+摻雜可能在二氧化鈦晶格中引入了缺陷位置或改變晶度，成為電子或空穴的陷阱而延長壽命，不但能加強(qiáng)二氧化鈦的光催化作用，還有可能將二氧化鈦的吸收波長擴(kuò)展至可見區(qū)域。本實(shí)驗(yàn)分別通過正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)確定各制備條件的最佳值，并結(jié)合理論分析各影響因素的影響原因。圖31列出了鐵離子在銳鈦礦相中的TiO2中的位置，金紅石相TiO2中的能級(jí)狀況與銳鈦礦相類似。換言之，對(duì)TiO2光催化反應(yīng)而言，電子和空穴在晶格中的釋放和向表面的遷移與它們的局部分離同樣重要。Fe3+摻雜對(duì)TiO2光催化活性的提高還在于作為電荷載流子的淺捕獲位，不僅能夠捕獲電子和空穴，而且被捕獲的電子和空穴容易被釋放。 光催化降解實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方法將羅丹明B配制成濃度為5 mg/L的溶液，取200 ml與反應(yīng)皿中，（FeTiO2）使TiO2（FeTiO2）在溶液中的濃度為2 g/L，用HCl（NaOH）調(diào)節(jié)不同的pH值，最后將反應(yīng)皿至于有紫外燈的通風(fēng)櫥內(nèi)。圖31 羅丹明B在不同波長下的吸光度由圖31所示羅丹明B的特征吸收峰波長為550nm。由圖32可見，羅丹明B溶液的濃度與吸光度在一定濃度范圍內(nèi)成線性關(guān)系。 處理溶液pH的影響溶液pH值對(duì)有機(jī)物的去除率有著明顯的影響。pH值繼續(xù)升高至堿性條件時(shí)，脫色率又開始上升。在酸性溶液中H+離子可有效地促進(jìn)體系內(nèi)H2O的產(chǎn)生，從而有效地加速了OH自由基，同時(shí)溶液中H+濃度低，容易生成具有強(qiáng)氧化能力的O2自由基。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表32和圖34。結(jié) 論確定了制備摻雜鐵離子二氧化鈦(FeTiO2)的最佳配比和制備的最佳條件：前驅(qū)體配比（摩爾比）為n=Ti(OC4H9)4: C2H5OH: HNO3: H2O=1: 15::1，摻鐵量W (Fe3+/TiO2)= % ；鍛燒溫度為450 ℃；鍛燒時(shí)間為2h。25參考文獻(xiàn)[1] 高春華，黃新友．納米TiO2光催化在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用[J]．納米科學(xué)與產(chǎn)業(yè)，2003，(7)：68~71[2] 鄭琦，陳恒初，王靖宇，等．鐵摻雜納米二氧化鈦溶膠的制備及性能研究[J]．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30(4)：14~18[3] 宋來洲，張文茂．TiO2納米膜光催化降解有機(jī)污染物的研究[J]．燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，27(4)：328~330[4] 孫曉君，蔡偉民，井立強(qiáng)，等，二氧化鈦半導(dǎo)體光催化技術(shù)研究進(jìn)展[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，33(4)：534~541[5] 尹荔松，沈輝．二氧化鈦光催化研究進(jìn)展及應(yīng)用[J]．材料導(dǎo)報(bào)，2000，14(12)：23~25[6] 于向陽，程繼健，杜永娟．二氧化鈦光催化材料[J].化學(xué)世界，2000,11:567~570[7] 沈耀良，王惠民．納米材料與TiO2光催化廢水處理技術(shù)[J]．江蘇環(huán)境科學(xué)，2000，13(3)：13~15[8] 王君，韓建濤，郭寶東．TiO2功能材料應(yīng)用研究進(jìn)展[J]．鈦工業(yè)進(jìn)展，2004，21(5)：11~15[9] 陳琦麗，唐超群，肖循．TiO2納米微粒的溶膠凝膠法制備及XRD分析[J]．材料科學(xué)與工程，2002，20(2)：224~226[10] 董素芳，趙素梅．溶膠—凝膠法制備二氧化鈦凝膠的影響因素分析[J]．現(xiàn)代技術(shù)陶瓷，2005，3：10~12[11] 程小蘇，曾令可，黃浪歡，等．光催化的制備過程與配方優(yōu)化[J]．華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31(2)：14~18[12] . Influence of chemisorption on the pHotodeposition of salicylic acid and related pounds using suspended TiO2 ceramic membranes. J. PHys. Chem.，1991，95：3399~3410[13] 鐘敏，韋之豪，司平占，等．摻鐵二氧化鈦納米晶的制備及其光催化性能[J]．硅酸鹽學(xué)報(bào)，2010，38(1)：68~73[14] K Niu，H Chu，ZB Ni et al．Preparation of ordered mesoporous TiO2 and its photocatalytic activity[J]．Nanoengineering and Nanosystems，2009，221，133~137[15] Giuseppe Cappelletti，Silvia Ardizzone，Claudia L. Bianchi et al．Photodegradation of Pollutants in Air: Enhanced Properties of NanoTiO2 Prepared by Ultrasound[J]. Nanoscale Research Letters，2008，1，97~105[16] Jun Wang，Ronghe Li，Zhaohong Zhang et al. Degradation of Hazardous Dyes in Wastewater using Nanometer Mixed Crystal TiO2 Powders under Visible Light Irradiation[J]. Springer Netherlands，2007(1)：225~237[17] [J].黑龍江大學(xué)學(xué)報(bào)，2001,56(8):333~335致 謝大學(xué)生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實(shí)，當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)論文的時(shí)候，有一種如釋重負(fù)的感覺，感慨良多。