tio2表面氧吸附特性研究畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-06-29 05:15本頁面
【正文】 ，達(dá)到汽車涂料國標(biāo)要求，獲得應(yīng)用普通鈦白所得不到的性能。美、日等國的福特、克勞斯勒、豐田、馬自達(dá)等汽車公司上世紀(jì)80年代開始應(yīng)用于轎車工業(yè)，到上世紀(jì)90年代，世界上已有11種含納米TiO2的金屬閃光面漆被用于轎車工業(yè)。3. 5在涂料行業(yè)的應(yīng)用 將納米TiO2與閃光鋁粉或云母欽珠光顏料拼配使用制成的涂料具有隨角異色效應(yīng)，作為金屬閃光面漆涂裝在小汽車上，將產(chǎn)生富麗雅致的效果。近年來采用二氧化鈦光催化劑和其他吸附劑組成的混合物除臭已得到實(shí)際應(yīng)用。利用納 米TiO2的光催化性可充分抑制或殺滅環(huán)境中的有害微生物，使環(huán)境微生物對(duì)人的危害降低。在人們的居住環(huán)境中存在著各種有害微生物，對(duì)人類生活產(chǎn)生不良影響。大氣污染氣體主要指由汽車尾氣與工業(yè)廢氣等帶來的氮氧化物和硫氧化物，利用納米TiO2的光催化作用可將這些氣體氧化，而達(dá)到降低大氣污染的目的。室內(nèi)有害氣體主要有裝飾材料等放出的甲醛及生活環(huán)境中產(chǎn)生的甲硫酵、硫化氫、氨氣等，這些氣體在百萬分之幾時(shí)就能使人產(chǎn)生不適感。近年來逐漸發(fā)展起來的納米TiO2光催化降解技術(shù)為這一問題的解決提供了良好的途徑。光催化降解技術(shù)具有常溫常壓下就可進(jìn)行，能徹底破壞有機(jī)物，沒有二次污染且費(fèi)用不太高等優(yōu)點(diǎn)。其反應(yīng)過程如下(其中，h+代表正電性的空穴，e為光激發(fā)電子,0H是氫氧自由基,OH為氫氧根離子,O2是帶負(fù)電的氧原子自由基，HO2是反應(yīng)中間體)[13]： TiO2h++e (1) h++ HO20H+H+ （2） h++OH0H （3） e+O2O2 HO2 （4） 2HO2H2O2+O2 (5) H2O2+O20H+ OH+ O2 (6) Organ（有機(jī)物）+0H+ O2CO2+H2O+其他產(chǎn)物 （7） Mn+（金屬離子）+neM0（金屬原子） （8）圖2是納米二氧化鈦光催化機(jī)理示意圖： 圖2 納米二氧化鈦光催化機(jī)理示意圖3. 2污水處理 利用納米TiO2的光催化性質(zhì)來處理廢水和改善環(huán)境是一種行之有效的方法。二氧化鐵表面電子具有高的還原性，可以去除水體中的金屬離子。分布在表面的空穴將OH和H2O氧化成HO自由基。下面介紹納米二氧化鈦的幾種主要用途。調(diào)整Al2O3 /SiO2的重量比比例，可改變鈦白在不同介質(zhì)中的分散性。經(jīng)Al2O3包膜的鈦白表面具有正電荷，而用SiO2處理的鈦白帶負(fù)電荷。MoO3—TiO2表面有較強(qiáng)的酸性，而ZnO2—TiO2表現(xiàn)出明顯的堿性。在改性時(shí)常加入Al、Si、Zn等氧化物，Al或Si的氧化物單獨(dú)存在時(shí)無明顯的酸堿性。這種表面羧基可提高TiO2作為吸附劑及各種載體的性能，為表面改性提供方便。此時(shí)，空氣中的水解離子吸附在氧空位中，成為化學(xué)吸附水（表面羧基），化學(xué)吸附水可進(jìn)一步吸附空氣中的水分，形成物理吸附層。這種表面羧基的特殊結(jié)構(gòu)使其表面改性成為可能，它可作為廣義堿基與改性劑結(jié)合，從而完成對(duì)TiO2的表面改性[12]。圖1為兩種晶型單元結(jié)構(gòu)圖[9]，銳鈦礦型TiO2的單元結(jié)構(gòu)中鈦原子處于鈦氧八面體的中心，其周圍的六個(gè)氧原子都位于八面體的棱角處，也就是說，銳鈦礦型的單一晶格有四個(gè)TiO2分子[10]。根據(jù)其晶形，可分為板鈦礦，銳鈦礦和金紅石型三種。因此倍受關(guān)注, 制備和開發(fā)納米二氧化鈦成為國內(nèi)外科技界研究的熱點(diǎn)[8]。由于納米微粒具有了量子尺寸效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)，因而展現(xiàn)出愈多也有的性質(zhì)，在催化、過濾，光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)及新材料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。綜上所述，表面氧吸附量與溫度有密切的關(guān)系，而溫度又可決定氧氣分子的運(yùn)動(dòng)速度，所以當(dāng)溫度改變時(shí)，氧分子的運(yùn)動(dòng)速度也相應(yīng)變化，為此本文通過麥克斯韋速率分布律的經(jīng)典理論模型，并根據(jù)氧吸附量大小與TiO2氧氣敏傳感器靈敏度相對(duì)應(yīng)的特性，對(duì)TiO2表面氧吸附量進(jìn)行計(jì)算模擬，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。Henderson等人通過TPD和ELS實(shí)驗(yàn)研究了O2在TiO2 (110)表面的吸附[6]，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，表面氧空位是造成表面氧吸附的主要原因。氣敏材料的電導(dǎo)率與半導(dǎo)體材料的遷移率、電子濃度有關(guān)，而半導(dǎo)體電子濃度除了與半導(dǎo)體材料的能級(jí)和摻雜施主濃度有關(guān)以外，也與材料表面氧吸附有很大關(guān)系[5],所以TiO2表面氧吸附的研究，對(duì)于了解該半導(dǎo)體材料
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