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纳米 In
2
O
3
-TiO
2
光催化膜的表征及降解甲苯研究
李俊华，魏丽斯
清华大学环境科学与工程系，北京 (100084)
E-mail：zapliu98@yahoo.com.cn
摘 要：本文采用溶胶－凝胶法制备了纳米 In
2
O
3
-TiO
2
复合溶胶，经多次镀膜得到以铝片为
载体的纳米 In
2
O
3
-TiO
2
复合膜，以空气中的甲苯为模拟污染物，考察了其光催化性能。结果
表明，In
2
O
3
的复合对 TiO
2
光催化活性起到促进作用，n(In
2
O
3
)/n(TiO
2
)=0.04 的复合膜催化
剂具有最高的光催化活性，比纯 TiO
2
降解甲苯的效率提高了 15%。XRD 谱图分析，复合前
后的氧化物具有锐钛矿晶相，没有检测到 In
2
O
3
的特征峰。透射电镜观察到复合膜颗粒为球
形，粒径分布比较均匀，平均粒径为 19 nm。UV-Vis 吸收光谱表明纳米 In
2
O
3
-TiO
2
复合膜对
光波的吸收能力比纯 TiO
2
要强，相应的光降解甲苯的活性提高。
关键词：光催化，TiO
2
，In
2
O
3
，降解甲苯
中图分类号：X192 文献标识码：A 文章编号： 1673－7180（2007）07－
0 引言
多相光催化氧化技术能有效地降解水和空气中有机污染物，使有害物质矿化为 CO
2
和
H
2
O 及其它无机小分子物质，可广泛应用于环境保护、建筑材料、食品保鲜等领域。其中
TiO
2
的光催化活性好、耐光腐蚀能力强、本身稳定性高、价格相对较低及对人体无毒性等
优点，在环境污染治理领域已成为国内外的一个热点
[1~3]
。但纯 TiO
2
光催化效率较低, 人们
广泛深入地研究二氧化钛的改性技术,以提高其光催化活性和催化效率
[4~11]
。许多研究表明
金属离子掺杂、贵金属修饰、表面增敏和复合半导体等方法均能提高 TiO
2
的光催化活性，
这些研究大多是悬浮体系，采用颗粒状光催化剂。但粉末状光催化剂在使用过程中存在分离
与回收困难的问题，催化剂固定技术则是解决这一问题的有效途径。因此目前研究的重点已
转向制备高效率的 TiO
2
催化膜，希望开发出具有应用价值的纳米 TiO
2
薄膜功能材料。In
2
O
3
作为催化剂在控制大气污染方面已有许多报道，但 In
2
O
3
复合 TiO
2
的光氧化技术研究很少。
本文采用溶胶-凝胶技术，通过 In
2
O
3
对 TiO
2
进行表面修饰，以难降解的甲苯为模拟污染物，
考察了复合 In
2
O
3
对光催化性能的影响，并对催化剂进行了物理表征。
1 实验部分
1.1 催化剂制备
溶胶的制备：将钛酸四丁酯（北京益利精细化学品有限公司，分析纯）、无水乙醇（北
京化工厂，分析纯）、乙酰丙酮（北京益利精细化学品有限公司，分析纯）、硝酸（北京化工
厂，分析纯）、去离子水和其他化学试剂按照一定顺序和比例（钛酸四丁酯:乙醇:去离子水:
硝酸:乙酰丙酮=1:5:0.5:0.02:0.2）混合，然后充分搅拌。改性的 TiO
2
催化剂，要按照搀杂金
属的前驱物 In(NO
3
)
3
·4.5H
2
O 与 TiO
2
的摩尔比计算其所需量加入。经过 2h 的陈化，便可得
到稳定的涂覆溶胶。
涂膜：用 NaOH 溶液(0.05
mol/L) 浸泡铝片(21 cm ×40 cm×0.5 cm)，并加热到 80 ℃，在
强碱的条件下，铝片表面形成三氧化二铝的氧化层，并且增加了表面的粗糙度，有利于 TiO
2
薄膜的形成。处理后铝片用去离子水清洗表面，放在烘箱内烘干，冷却后待用。把干燥好的
铝片在溶胶中浸泡 1
min，再以 10 cm/min 的速度匀速地将铝箔垂直提拉出液面。这样，在
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