TiO2-SiO2二維大孔薄膜的制備及其光催化活性研究

楊小龍, 潘 月, 邢明陽, 張金龍

(華東理工大學 精細化工研究所, 上海 200237)

論 文

TiO2-SiO2二維大孔薄膜的制備及其光催化活性研究

楊小龍, 潘 月, 邢明陽*, 張金龍*

(華東理工大學 精細化工研究所, 上海 200237)

本文采用改進的溶膠-凝膠法制備了具有銳鈦礦晶型結構和較小晶粒尺寸的TiO2-SiO2溶膠，并以聚苯乙烯(PS)小球為模板，采用旋涂法制備了新型大孔TiO2-SiO2復合薄膜，探究了煅燒溫度、不同硅鈦比以及溶膠添加量對所制備的大孔薄膜形貌及光催化活性的影響，并考察了該薄膜真空活化前后(Ti3+摻雜后)在紫外及模擬太陽光下光催化降解有機污染物羅丹明B的活性。通過Raman、DRS、SEM、EPR等方法對薄膜進行表征，發(fā)現(xiàn)制備的復合薄膜具有高透明度、良好附著力及優(yōu)異的光催化活性。

大孔薄膜; 二氧化鈦; 聚苯乙烯小球; 真空活化; 光催化

二氧化鈦一直是光催化領域主要研究的半導體催化劑，這是因為它具有化學穩(wěn)定性高、耐光腐蝕、難溶、具有較深的價帶能級、可使一些吸熱的化學反應在被光輻射的TiO2表面得到實現(xiàn)和加速、無毒、成本低等優(yōu)點，從而使其被廣泛用作光催化氧化反應的催化劑[1，2]。雖然粉體TiO2具有很多優(yōu)點，但其難回收、易中毒也大大限制了它的工業(yè)應用。與粉體催化劑相比，應用TiO2薄膜光催化氧化技術處理有機污染物避免了以往懸浮相粉體催化劑易失活、易團聚、難分離的問題，從而實現(xiàn)了催化反應與分離技術的一體化，成為目前半導體多相光催化領域的一個研究熱點[3-8]。然而，目前TiO2薄膜光催化技術在實際應用中還存在幾個問題，比如：紫外光利用率低，可見光不吸收，對整個太陽光譜響應差；表面缺少捕獲中心，光生電子空穴容易復合[9]；相對于粉體催化劑，TiO2薄膜對有機污染物分子的吸附較差，反應動力學不穩(wěn)定等。為了解決上述難題，越來越多的研究學者開始對TiO2薄膜進行一系列的改性，開發(fā)新型TiO2基薄膜光催化劑，以提高薄膜的物理化學性質。

二維有序大孔薄膜(2DOF)的孔徑尺寸較大，且規(guī)則有序，在光催化反應中，大孔材料由于具有優(yōu)異的形貌特征而使反應分子更容易達到活性中心，顯示了較高的光催化效率[7]。已有研究發(fā)現(xiàn)，以二維大孔薄膜作為載體，負載高活性的半導體材料或是半導體復合材料，如氧化銅、氧化鈦、氧化鋯等可以達到較好的催化效果[10]。本文以聚苯乙烯(PS)小球為模板，采用多種改性技術相結合的方法制備了新型Ti3+摻雜TiO2/SiO2復合大孔薄膜，并考察了該薄膜在紫外及模擬太陽光下光催化降解有機污染物羅丹明B的活性。

1 實驗部分

1.1 聚苯乙烯小球的制備

用50 mL 0.1 mol/L NaOH和超純水交替沖洗苯乙烯以去除其中的聚合抑制劑，洗滌至溶液呈中性。將0.075 g十二烷基磺酸鈉(SDS)、0.1 g過硫酸鉀(KPS)、50 mL超純水加入150 mL三口燒瓶中，在油浴攪拌下加熱到30 ℃,待加熱攪拌溶解后，排除空氣通入氮氣，繼續(xù)油浴攪拌加熱到71 ℃，加入6 mL洗滌后的苯乙烯，保持71 ℃攪拌19 h,用玻璃絲過濾。

1.2 TiO2-SiO2混合溶膠的制備

將6 mL鈦酸正丁酯(TBOT)緩慢滴加到異丙醇(40 mL)與二乙醇胺(1 mL)的混合溶液中，室溫下攪拌2 h后，再向上述溶液中滴加90 μL的H2O(移液槍滴加，邊攪拌邊滴加)。溶液繼續(xù)在室溫下攪拌2 h，得TiO2溶膠A。取1.5 mL正硅酸乙酯(TEOS)分散于20 mL異丙醇溶液中(約含40 μL水)，攪拌30 min，得SiO2溶膠B。將溶膠B邊攪拌邊緩慢滴加到溶膠A中(恒壓滴液漏斗滴加)。攪拌15 min后得TiO2-SiO2溶膠。在TiO2-SiO2溶膠中加入0.2 g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)攪拌1 h，最終制備得混合溶膠前驅體?？刂芓BOT與TEOS的總體積為7.5 mL，通過調節(jié)TBOT與正硅酸乙酯的加入體積可以制備不同配比的TiO2-SiO2混合溶膠TiO2/m-SiO2(m代表TEOS的加入體積)：TiO2/0.5-SiO2、TiO2/1.5-SiO2、TiO2/2.5-SiO2、TiO2/3.5-SiO2。

1.3 玻璃基底的清洗

本實驗采用濃硫酸與雙氧水混合液浸洗的方法對玻璃基底進行清洗。濃硫酸與雙氧水混合液的配制方法為：量取40 mL雙氧水于細口瓶中，一邊攪拌一邊緩慢加入120 mL濃硫酸。把玻璃基底在洗液中浸泡，浸泡過夜后再將玻璃基底浸泡在無水乙醇中。需要時將玻璃基底取出烘干即可使用。實驗過程中用干凈的鑷子取放玻璃基底，以避免手上的油漬給玻璃基底帶來二次污染。

1.4 旋涂法制備PS-玻璃基底模板

使用玻璃刀將經(jīng)過預處理的玻璃片切割成長寬分別為2.5 cm正方形玻璃基底，將其放入勻膠機中。滴2滴聚苯乙烯小球分散液于玻璃基底上，調整勻膠Ⅰ轉速為500 r/min，時間為9 s，調整勻膠Ⅱ轉速為2000 r/min，時間為40 s。將負載有PS小球的玻璃板轉移至80 ℃烘箱中保存，這樣制得的PS-玻璃基底模板定義為：X-PS-glass。

1.5 二維大孔薄膜的制備及其改性

1.5.1旋涂法制備大孔薄膜

將切割后的玻璃基底放入勻膠機中，用滴管分別吸取適量不同配比的TiO2/SiO2混合溶膠(TiO2/0.5-SiO2、TiO2/1.5-SiO2、TiO2/2.5-SiO2、TiO2/3.5-SiO2)，滴加2滴TiO2/SiO2混合溶膠于玻璃基底上，先調整勻膠轉速為500 r/min，時間為9 s，再調整勻膠轉速為2000 r/min，時間為40 s，紅外燈下烘烤玻璃板20 min，再將玻璃板轉移至馬弗爐中，在500 ℃下空氣中煅燒2 h，得二維大孔薄膜，對應不同配比混合溶膠制得的大孔膜分別定義為：X-TiO2/0.5-SiO2、X-TiO2/1.5-SiO2、X-TiO2/2.5-SiO2、X-TiO2/3.5-SiO2。

1.5.2 空氣氣氛中不同煅燒時間下制備X-TiO2/1.5-SiO2大孔薄膜將玻璃板X-PS-glass放入勻膠機中。用滴管分別吸取適量的TiO2/1.5-SiO2混合溶膠，滴加2滴TiO2/1.5-SiO2混合溶膠于玻璃基底上，先調整勻膠轉速為500 r/min，時間為9 s, 再調整勻膠轉速為2000 r/min，時間為40 s，紅外燈下烘烤玻璃板20 min，再將玻璃板轉移至馬弗爐中，在500 ℃下空氣中分別煅燒2 h、 4 h、5 h、7 h，得由不同煅燒時間制備的二維大孔薄膜。

1.5.3 不同混合溶膠滴加量制備X-TiO2/1.5-SiO2大孔薄膜將玻璃板X-PS-glass放入勻膠機中。用滴管分別吸取適量的TiO2/1.5-SiO2混合溶膠，分別滴加2～10滴TiO2/1.5-SiO2混合溶膠于玻璃基底上，先調整勻膠轉速為500 r/min，時間為9 s, 再調整勻膠轉速為2000 r/min，時間為40 s，紅外燈下烘烤玻璃板20 min，再將玻璃板轉移至馬弗爐中，在500 ℃下空氣中煅燒2 h，得二維大孔薄膜。

1.5.4 X-TiO2/2.5-SiO2薄膜的真空活化處理將由1.5.2制備的X-TiO2/1.5-SiO2大孔薄膜置于真空管式爐中程序升溫至200 ℃(升溫速度為2 ℃/min)，再在200℃下真空保溫3 h，得真空活化后的大孔薄膜。

1.6 大孔薄膜的光催化活性測試

1.6.1 紫外光光催化實驗

將大孔薄膜玻璃板置于已加入60 mL羅丹明B(3 mg/L)的石英管中，暗吸附攪拌60 min以達到吸附平衡。以300 W的高壓汞燈照射進行光催化試驗(光源最大發(fā)射波長為365 nm)，燈到石英試管中心的距離為24 cm。高壓汞燈用石英夾套中的循環(huán)水進行冷卻，反應在開放體系中進行。在紫外光催化活性測試過程中達到吸附-脫附平衡后開燈光照，然后光照一定時間，紫外光下每隔一定的時間，用針筒取樣置于小離心管中，每次所取溶液的量約為4 mL，離心過濾后將清液注射入比色皿中，離心后用紫外-可見分光光度計測量吸光度，再記錄最大吸收波長下，每個羅丹明B溶液所取樣本的吸光度，做羅丹明B降解曲線。

1.6.2 模擬太陽光光催化實驗

以300 W氙燈為模擬太陽光源，進行模擬太陽光催化降解實驗。將具有大孔薄膜的玻璃板置于已加入60 mL羅丹明B(3 mg/L)的石英管中，暗吸附攪拌60 min，已達到染料吸附-脫附平衡。每隔一定的時間取樣4 mL，并在紫外-可見分光光度計上檢測其吸光度。

1.7 大孔薄膜的表征

紫外可見漫反射光譜(UV-DRS)：儀器型號為島津UV-2450，采用BaSO4為參比。操作溫度為室溫，測量范圍為200～800 nm。掃描電鏡SEM是在 JSM-6360(JEOL 公司)的掃描電鏡下進行觀察的，工作電壓為15 kV。順磁共振譜(EPR)采用Bruker ER 200D-SRC順磁共振儀，在室溫下進行測量。

2 結果與討論

2.1 以不同配比TiO2/SiO2混合溶膠制備的大孔薄膜的結構表征實驗結果如圖1所示，PS小球的尺寸大約在200～250 nm，采用旋涂法排列的PS小球，堆積緊密，小球之間空隙較小，且主要呈現(xiàn)單層排列。緊密堆積PS小球的薄膜，呈現(xiàn)出一定的蛋白石結構特性，室內光照射下具有一定的金屬光澤，這可能是蛋白石的“漫光效應”引起的[11]。當選取6 mL TBOT與1.5 mL TEOS的混合溶膠為其驅液，再經(jīng)過高溫煅燒去除PS模板劑而制備的大孔薄膜如圖2(a)和(b)所示，孔道排列較為整齊，孔徑大約在200 nm左右，且孔徑分布比較均一。當TOBT的添加量減小到4 mL，TEOS的添加量增加到3.5 mL時，如圖2(c)和 (d)所示，制得薄膜的孔徑分布及孔道結構變化不大，排列依然比較整齊，孔徑尺寸也變化不大。這說明溶膠的配比對大孔薄膜的孔道結構影響不大。從圖2孔道的排列，可以推測制得的大孔TiO2/SiO2復合薄膜具有一定的反蛋白石結構，且表現(xiàn)出一定的漫光效應[11]。

圖1 旋涂法制備的負載PS小球玻璃板的SEM照片

圖2 不同溶膠配比制備的大孔薄膜SEM照片

從圖3(a)不同玻璃板的照片可見，與空白玻璃板相比，采用旋涂法表面排列PS小球的玻璃板X-PS-glass的邊緣能夠明顯觀察到的色彩斑斕的金屬光澤，這是由于微球的直徑在可見光的波長范圍內，從微球上反射回來的光之間發(fā)生Bragg衍射引起的[11]。而以X-PS-glass玻璃板為硬模板，采用旋涂法制備的大孔薄膜透光性非常好，與空白玻璃板相比，其透光性基本保持不變，這說明制備的大孔薄膜比較薄，且具有一定的透光性。從圖3(b)的透射光譜也可以看出，雖然排列PS小球的玻璃板在紫外光區(qū)的吸收有所增強，但其對可見光的透射率在80%以上，具有較好的透光性。而負載大孔薄膜的玻璃板對可見光的透射率接近100%，與空白玻璃般相近，這充分說明制備的大孔薄膜的優(yōu)異透光性，具有一定的實際應用價值。從圖3(c) X-TiO2/1.5-SiO2薄膜的拉曼光譜可見，在拉曼光譜中出現(xiàn)了5個明顯的峰，850 cm-1左右的出峰歸屬于SiO2中的Si—O—Si特征峰。而146 cm-1、400 cm-1、517 cm-1、641 cm-1處的出峰，與銳鈦礦TiO2的特征峰是對應的[12-14]，說明制備的薄膜中的TiO2主要為銳鈦礦晶型。

圖3 (a) 不同玻璃板的照片，從左到右依次為：空白玻璃板，排列有PS小球的玻璃板(X-PS-glass)，負載有大孔薄膜的玻璃板(X-TiO2/1.5-SiO2); (b)不同玻璃板的透射光譜；(c) 大孔薄膜X-TiO2/1.5-SiO2的Raman圖譜

2.2 以不同配比TiO2/SiO2混合溶膠制備的大孔薄膜的光催化活性表征隨著TEOS添加量的增加，大孔薄膜的紫外光催化活性出現(xiàn)顯著的差異，如圖4所示。 隨著SiO2復合量的增加，TiO2/SiO2大孔薄膜對羅丹明B染料的吸附逐漸增強(圖4a)，這主要是因為，一般情況下，SiO2的等電點較低，大約在pH=2.0左右，當光催化反應體系的pH值大于2.0時，SiO2表面帶負電荷。而在光催化降解羅丹明B的水溶液中，羅丹明B溶液呈現(xiàn)中性，體系的pH值大約在6.0～7.0。復合薄膜中的SiO2表面帶有大量的負電荷，有利于陽離子染料羅丹明B分子在大孔膜表面的吸附。因此，隨著TEOS添加量的增加，大孔薄膜對羅丹明B吸附的效果逐漸增強[15]。

如圖4b所示，雖然當混合溶膠中TEOS的添加量為3.5 mL時，對應制得大孔膜對羅丹明B的暗吸附效果最佳，但其對應的紫外光催化降解活性卻不是最高的。與空白TiO2薄膜相比，復合SiO2后的大孔復合薄膜的紫外光活性都有不同程度的升高。這主要是因為SiO2的復合會使TiO2表面的路易斯酸性位增加，從而有利于吸附更多的羥基自由基，提高薄膜的光催化活性。但隨著SiO2含量的增加，復合半導體表面暴露TiO2的比率逐漸減小，相應地復合薄膜表面暴露的TiO2光催化活性位點也隨之減低，導致其光催化活性逐漸減弱。當TEOS的添加量為1.5 mL時，對應大孔薄膜的紫外光活性最好。因此，得出結論，SiO的引入，不僅可以提高大孔薄膜對羅丹明B分子的吸附，同時還會在TiO2表面引入路易斯酸性位從而有利于其光催化活性的提高。但過多的SiO2同樣會使復合薄膜表面活性位點降低，從而不利于其光催化活性的提高。2

圖4 不同大孔薄膜暗吸附羅丹明B溶液的數(shù)據(jù)圖(a)及其在紫外光下降解羅丹明B的降解曲線

2.3 不同煅燒時間下制備的X-TiO2/1.5-SiO2大孔薄膜的表征為了進一步考察制備條件對于復合薄膜微觀形貌及光催化活性的影響，這里又考察了制備過程中煅燒時間對于制得的復合大孔薄膜結構性能的影響。選定TBOT與TEOS的最佳配比為TBOT 6 mL/TEOS 1.5 mL，并考察不同煅燒時間對制備的大孔薄膜形貌及活性的影響。圖5為500 ℃下，空氣中煅燒不同時間制備的大孔薄膜的SEM照片。如圖5所示，隨著煅燒時間的增長，大孔薄膜基本保持大孔的孔道結構，但其孔徑大小有所減小。當煅燒時間由2 h增長到4 h時，大孔薄膜的孔道結構及分布基本沒有發(fā)生變化。隨著煅燒時間的進一步增加(5～7 h)，大孔的孔壁厚度開始增加，且薄膜表面開始出現(xiàn)大顆粒的金屬氧化物顆粒，這主要是因為隨著煅燒時間的增長，TiO2和SiO2的生長速度增加，顆粒逐漸變大，使其孔壁逐漸增厚，孔道尺寸也逐漸縮小。且長時間的煅燒，使得金屬氧化物的結晶速度增快，顆粒逐漸長大，并覆蓋在孔道的表面，從而使薄膜的比表面積減小，表面粗糙度增加。

圖5 不同煅燒時間制備的X-TiO2/1.5-SiO2大孔薄膜的SEM照片(500 ℃下空氣中) (a, b)煅燒2 h; (c, d)煅燒4 h; (e, f)煅燒5 h; (g, h)煅燒7 hThe SEM images of X-TiO2/1.5-SiO2

另一方面，隨著煅燒時間的增長，大孔薄膜在紫外光下降解羅丹明B的降解效率逐漸減小(如圖6所示)。這主要是因為長時間的煅燒使其孔徑減小，孔壁變厚，比表面積縮小，且大尺寸的金屬氧化物顆粒覆蓋在膜的表面，使孔道的暴露率降低，與染料分子的接觸幾率變小。因此，可以得出結論，當煅燒時間為2 h時，制備的大孔薄膜具有相對較高的光催化活性。

圖6 不同煅燒時間制備的X-TiO2/1.5-SiO2大孔薄膜在紫外光下降解羅丹明B的降解曲線

2.4 不同混合溶膠滴加量制備的X-TiO2/1.5-SiO2大孔薄膜的表征

此外，這里還考察了在用旋涂法制備薄膜時，溶膠的加入量對于制備大孔薄膜活性的影響。當旋涂薄膜時，在玻璃板上滴加了不同量的混合溶膠：2滴、4滴、6滴、8滴、10滴。如圖7(a)所示，隨著混合溶膠滴加量的增加，制備的大孔薄膜在紫外光下降解羅丹明B的降解效率總體呈現(xiàn)降低的趨勢。這可能是由于采用旋涂法排列的PS小球主要呈單層排列，過量的混合溶膠遞加到PS小球的表面，會將這個PS小球包裹起來，最后煅燒得到的薄膜很可能不具備孔道結構。如圖7(b)所示，過量的溶膠覆蓋在玻璃片表面，很難使孔道暴露出來。

2.5 經(jīng)過真空活化處理后的X-TiO2/1.5-SiO2薄膜的表征

為了提高復合薄膜的可見光催化活性，對大孔薄膜進行了真空活化處理[16-18]。由真空活化前后大孔膜的UV-DRS圖譜(圖8a)可見：與空白的SiO2玻璃板相比，表面負載TiO2/SiO2大孔薄膜的玻璃板吸收發(fā)生了明顯的紅移，這主要是因為具有規(guī)則大孔結構的薄膜容易發(fā)生Bragg衍射，光照射其中可以多次反射，引起其對可見光的吸收增強所致。與真空活化前的薄膜相比，經(jīng)過真空活化后，大孔薄膜在400～500 nm區(qū)域的吸收明顯增強，這很可能是因為真空活化產(chǎn)生了大量的Ti3+和氧缺陷，使其對可見光的響應增強[19]。因此低溫真空活化過程可以有效實現(xiàn)大孔薄膜對可見光的響應。為了進一步考察真空活化過程中TiO2形成的Ti3+，又對真空活化后的大孔薄膜做了EPR表征，如圖8b所示。經(jīng)過真空活化后，在g=1.994處出現(xiàn)了一個明顯的Ti3+的峰。由于EPR是在常溫下測得的，因此推斷室溫下檢測到的Ti3+主要存在于TiO2的體相。因為表面Ti3+在常溫下是不穩(wěn)定的，它很容易被溶液或空氣中的氧分子氧化。此外，在g=2.156處出現(xiàn)了一個很寬的順磁信號峰，這可能是體相生成的帶有一個單電子的氧缺陷的峰。已有研究指出 Ti3+和高濃度氧缺陷同時出現(xiàn)，可以使TiO2具有強烈的可見光響應[19]，這主要是因為不同形態(tài)的氧缺陷和Ti3+可以在 TiO2導帶下方 0.75～1.18 eV 范圍內引入新的缺陷能級，從而增強其對可見光的吸收。此外，通過理論計算發(fā)現(xiàn)，當氧缺陷的濃度足夠高時，會在導帶下方產(chǎn)生一個單獨氧缺陷能級(O v++)[20]。

圖7 (a)不同混合溶膠滴加量制備的X-TiO2/1.5-SiO2大孔薄膜的紫外光降解羅丹明B活性; (b) 當?shù)渭?0滴混合溶膠時制備的大孔薄膜的表面SEM照片

圖8 (a)真空活化處理前后大孔薄膜X-TiO2/1.5-SiO2的UV-DRS圖譜; (b) 真空活化處理前后大孔薄膜X-TiO2/1.5-SiO2的EPR圖譜

這里對真空活化后的大孔膜進行紫外光下降解羅丹明B的實驗，如圖9(a)所示。真空活化對其紫外光活性影響較小，這與我們課題組以前的實驗結果基本吻合[18]，即Ti3+的摻雜不容易引入電子空穴的復合中心，因而不會降低TiO2的紫外光活性。此外，又對薄膜進行了模擬太陽光下降解羅丹明B的實驗，如圖9b所示。以300 W氙燈為模擬太陽光光源，經(jīng)過真空活化后的大孔薄膜的光催化活性要明顯優(yōu)于活化之前的薄膜的活性，這說明Ti3+摻雜確實可以提高TiO2/SiO2復合大孔薄膜的可見光催化活性。

圖9 (a) 真空活化處理前后大孔薄膜X-TiO2/1.5-SiO2在紫外光下降解羅丹明B的降解曲線; (b) 真空活化處理前后大孔薄膜X-TiO2/1.5-SiO2在模擬太陽光下降解羅丹明B的降解曲線

圖10 X-TiO2/m-SiO2大薄膜的光催化機理示意圖

在制備的大孔薄膜的光催化體系中，SiO2的復合可以在TiO2表面引入路易斯酸性位，從而促進其表面吸附產(chǎn)生羥基自由基的能力(如圖10所示)[21]。大孔薄膜表面Ti—Si鍵的生成，將在薄膜表面引入一些硅陽離子，從而吸附更多的羥基。而為了平衡電荷，催化劑表面還會生成很多O2-路易斯酸性位，這個酸性位吸附水分子從而形成更多的羥基自由基。這樣SiO2與TiO2的復合將有利于提高大孔薄膜的紫外光催化活性。另一方面，經(jīng)過真空活化后生成的大量Ti3+可以在TiO2的導帶下方引入一個雜質能級，從而使其在可見光照射下也可以產(chǎn)生光生電子，如圖10所示。這些電子進一步與氧分子作用形成超氧自由基等活性物種，從而大大提高了大孔薄膜的可見光活性。

3 結論

本文采用旋涂法成功制備了排列緊密的PS小球模板，并以TiO2與SiO2的混合溶膠為前驅體，采用旋涂法制備了具有規(guī)整大孔結構的TiO2/SiO2復合薄膜。通過優(yōu)化制備條件，發(fā)現(xiàn)當TBOT與TEOS的加入量分別為6 mL與1.5 mL、混合溶膠的滴加量為2滴，且高溫煅燒時間為2 h時，制備的大孔薄膜具有較為規(guī)整的大孔結構及高的紫外光催化活性。研究發(fā)現(xiàn)適量SiO2的復合可以增加TiO2表面路易斯酸性位，并提高其紫外光催化活性。為了進一步提高大孔薄膜的可見光活性，本文成功采用簡單的一步真空活化法對大孔薄膜進行了Ti3+自摻雜改性，改性后的TiO2/SiO2復合薄膜同時具有高可見及紫外光催化活性。研究發(fā)現(xiàn)，真空活化過程中產(chǎn)生的Ti3+是大孔薄膜具有可見光催化活性的主要原因。

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Preparation and Photocatalytic Study of TiO2-SiO2Macroporous Film

YANG Xiaolong, PAN Yue, XING Mingyang*, ZHANG Jinlong*

(KeyLaboratoryforAdvancedMaterialsandInstituteofFineChemicals,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,P.R.China)

In this work, the TiO2-SiO2sol was prepared by a modified sol-gel method, which exhibited the anatase and small crystal size. And then the macroporous TiO2-SiO2film was synthesized by using polystyrene spheres as the template and TiO2-SiO2sol as the precursor,viathe spinning-coating combined with calcination technology. We investigated the impact of calcination temperature, Ti/Si ratio and concentration of sol on the microstructure and photocatalytic activity of macroporous TiO2-SiO2film. We also studied the UV/solar light photcoatalytic activity for the degradation of rhodamin B over the composite film after a vacuum activation treatment. The RAMAN，DRS，SEM，EPR, and other characterizations were used to study a serials of TiO2-SiO2films, as a result, the as-prepared film showed a good transparent property, excellent adhesion and photcatalytic activity.

macroporous films; titania; polystyrene spheres; vacuum activation; photocatalysis

太陽能燃料?？?/p>

國家自然科學基金(21203062, 21377038, 21173077, 21237003)、國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃973項目(2013CB632403)、高等學校博士學科點專項科研基金(20120074130001)和中央高?；究蒲袠I(yè)務費(22A201514021)資助

10.7517/j.issn.1674-0475.2015.05.383

1674-0475(2015)05-0383-11

2015-03-12收稿, 2015-04-22錄用

*通訊作者，E-mail: mingyangxing@ecust.edu.cn(邢明陽)， jlzhang@ecust.edu.cn(張金龍)

*Corresponding authors, E-mail: mingyangxing@ecust.edu.cn(XING Mingyang), jlzhang@ecust.edu.cn(ZHANG Jinlong)