摘 要本课题使用钛酸四乙酯与乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯混合制备前驱体溶液，同时为了增加二氧化钛薄膜的孔隙率在溶液中添加了聚苯乙烯，并且制备了掺杂锰的二氧化钛光催化薄膜，放入罗丹明B溶液中检测锰掺杂后二氧化钛光催化剂的降解效率。本课题改变锰的掺杂量来鉴定锰掺杂对二氧化钛光催化活性的影响，得出结论锰离子掺杂降低了二氧化钛光催化性，；改变了前驱体与聚苯乙烯的质量比获得了最佳配比及最佳的工艺条件。
目录
1.引言 1
1.1研究基础现状和趋势 1
1.2 二氧化钛光催化 1
1.2.1 光催化原理 1
1.3 二氧化钛光催化剂的应用 3
1.3.1 处理废水 3
1.3.2 净化空气 3
1.3.3 抗菌杀菌自清洁功能 3
1.4 二氧化钛的合成方法 3
1.4.1 水热合成法 4
1.4.2 溶胶—凝胶法 4
1.4.3 化学气相沉积法（CVD） 4
1.4.4 微乳液法 5
1.5 二氧化钛的掺杂改性 5
1.5.1 二氧化钛光催化技术存在的问题 5
1.5.2 金属离子掺杂改性 5
1.5.3 非金属离子掺杂 6
1.5.4 贵金属沉积掺杂 6
1.5.5 表面光敏化 7
1.6 本课题的研究意义与研究内容 7
2.实验部分 8
2.1 药品和仪器 8
2.1.1 药品 8
2.1.2 实验仪器 8
2.2 实验过程 9
2.2.1 制备前驱体溶液 9
2.2.2 制备不同浓度的旋涂药品 9
2.2.3 制备二氧化钛薄膜 10
2.2.4 降解率测定 10
3.结果与讨论 11
3.1 锰掺杂量对光催化性能的影响 11
3.2 前驱体与PS的比例对降解率的影响 13
3.3 判断光催化活性 14
结论 19
参考文献 20
致谢 21
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1.1.研究基础现状和趋势
20世纪以来，随着全球工业的不断发展，大量化工厂建立
，产生了非常多的有毒污染物，这些污染物未经处理就流入了大自然，造成了严重的自然污染，同时一些化工企业排放的废气废水中含有有毒污染物也危害着人们的身体健康。随着大量能源的消耗，人类生存必须的以及企业所需的能源开始紧缺。因此，环境问题以及能源问题成为众多人心中想解决的重要问题，引起了科研人员的广泛关注。
科学家进一步的研究发现半导体光催化材料TiO2催化降解性能优异
，其比传统的处理技术拥有更高的节能水平、更高的降解速率以及更高的降解程度。相比其他半导体材料TiO2化学性质更稳定，有很好的耐酸碱性，无毒，材料丰富易得成本低，且可以快速降解平常难以降解的如芳香族化合物、有机卤化物等有机污染物因此,二氧化钛是现在人们公认的较好的催化剂之一。
日本科学家Fujishima和Honda在1972年进行光电池反应时发现TiO2在光照射的条件下可以发生水的氧化还原反应放出H2，科学家Carey在1976年发现半导体可以降解有机污染物，这一发现引起了广大研究人员的关注并投入了大多研究在有机污染物的降解上。直到Matsunaga等人在1985年首次利用UVA波段的光源在TiO2催化下进行了杀灭微生物实验
。至此，一系列的光催化灭菌的研究工作从此展开。本文基于TiO2良好的发展前景和优异性能，探讨掺杂Mn改性后的光催化效率。
1.2二氧化钛光催化
1.2.1光催化原理
二氧化钛因光催化性能优越而受到大多数科研人员的选择
。它的光催化作用的机理是以能带理论为基础，二氧化钛分为价带、导带、禁带三个能带级。未充满电子是最低能带称为导带，充满电子的是最高能带称为价带，它们之间的能量差称为禁带宽度。二氧化钛光催化降解反应其实是将太阳能转化成化学能，同时二氧化钛在反应前后不发生变化
。在紫外灯照射下二氧化钛受激发发生反应，产生的光子能量达到二氧化碳二氧化钛的能隙值时
，价带上的电子受到激发跃迁到导带上，再低价带上留下了等量的空穴，产生了电子—空穴对。发生电子空穴对再二氧化钛表面发生迁移，与分子结合生成氧化性极强的羟基，氧化降解有机污染物，产的二氧化钛、水等小分子都没有毒性且能有效降解有机污染物
。
简单用以下方程式说明二氧化钛的光催化机理：


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图11光催化机理图
过程（A）光生电子迁移到催化剂表面与催化剂表面的发生空穴复合
过程（B）光生电子在催化剂体内与光生空穴复合
过程（C）光生电子将受体还原并迁移到催化剂表面
过程（D）扩散到催化剂表面的光生空穴将给体氧化
1.3二氧化钛光催化剂的应用
1.3.1处理废水
工业生产排出的有机污染物和有毒金属离子对我们的水体造成了很大的污染，二氧化钛光反应矿化了水体中有毒有害物质，同时表面发生的光催化反应降解了重金属离子，起到了非常好的净化水污染的作用
。二氧化钛对有机氯化物的光催化过程分为（1）羟基化（2）脱卤（3）逐步分解（4）矿化变成
。 同时在光照条件下二氧化钛破坏了表面活性剂的苯环，将表面活性剂的毒性和表面活性降低，良好的处理效果是二氧化钛被称为“工业味精”，并大量运用于日常生活和工业处理中
。
1.3.2净化空气
由于汽车发展大量的汽车尾气的排放使得空气问题日益严重，逐渐危害到人们的日常生活和身体健康
。同时，工业排出的废气也很大程度上污染了我们的空气。混合了二氧化钛光催化剂的建筑材料应用在公共道路墙体上，当汽车尾气产生时，二氧化钛在太阳光的照射下可以将
氧化生成硝酸，然后反应生成硝酸盐，然后下过雨后就被雨水冲刷掉，解决了汽车排放的有毒尾气问题
；在没有太阳光照情况下，二氧化钛吸附了空气中的一氧化氮和二氧化氮，发生反应生成亚硝酸，降解了汽车的尾气
。

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