异质结构纳米光催化薄膜的制备及其应用研究

成果名称:

异质结构纳米光催化薄膜的制备及其应用研究

成果简介:（申请了专利的注明专利号与授权时间）

本项目以光催化薄膜的纳米结构设计为突破点、以提高TiO2光催化剂的作用效率为目的，提出了具有异质结构的纳米光催化薄膜的研究思路。利用溶胶-凝胶方法和旋覆制膜工艺获得的T/ZT异质结构纳米薄膜其粒子尺寸约为50nm，且与衬底的结合力良好。采用该技术在 500℃ 的较低温度下制得的抗菌陶瓷，日光照射下的抗菌率为92.65%，首次解决了因高温过程造成的抗菌成分失效问题。采用异质结构纳米薄膜降解工业废水，很好解决了悬浮体系中光催化剂的易团聚、难回收等突出问题。与同质结构的TiO₂薄膜相比，T/ZT薄膜对造纸废水和硝基苯的COD去除率均提高48.14%。4次使用后的降解率表明，其抗失活稳定性明显高于纯TiO₂薄膜，并且也高于TiO₂P₂₅薄膜。

该项目研究的异质结构制备技术具有热处理温度低、TiO2晶型和粒度可控等优点，非常接近于陶瓷釉面砖、卫生洁具的生产工艺，便于推广应用。用该技术研制抗菌陶瓷其烧成温度降低约 450℃ 左右，光催化效率提高25%以上，这将对传统的抗菌陶瓷制备技术是一个突破。另外，通过引入第二组分形成的异质结构不但可以细化晶粒而且还使TiO2光催化剂在可见光下具有一定的光催化活性，有效解决了光催化剂的“小尺寸”与“红移”不能同时实现的技术难题

应用范围:

该技术具有光催化剂晶型和粒度可控、制备工艺简单、烧制温度低等优点，非常接近于陶瓷釉面砖、卫生洁具的生产工艺，适应用于在卫生瓷、日用陶瓷、建材玻璃等方面应用。同时，该技术在可见光下处理工业废水获得了理想的光催化效果。

技术指标（或技术特点）:

1）在 500 ℃ 的较低温度下获得的抗菌陶瓷，日光照射下的抗菌率达92.65%，比同质结构的TiO₂薄膜提高27.11%。

2）采用异质结构T/ZT纳米薄膜降解工业废水，很好解决了悬浮体系中光催化剂的易团聚、难回收等问题。与同质结构的TiO₂薄膜相比，对造纸废水和硝基苯的COD去除率均提高48.14%。

推广潜力及前景分析：包括：预期推广规模，技术推广产生的预期效益分析（包括社会、生态、经济效益分析）。

本项目具有自主知识产权，现已在济南银星纸业有限公司、淄博东旗建材有限公司、潍坊市太阳能生物技术工程研究所等单位实际应用。3年来累计新增产值6471万元，新增利税1051万元，经济效益及社会效益显著。已申报国家发明专利一项；获得山东省高校科技成果一等奖一项。

成果负责人：刘素文

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