摘    要本文以玻璃微流控芯片为微反应器，以溶胶凝胶法镀膜之后进行水热处理涂层，研究采用了溶胶凝胶法在微流控芯片微通道中制备TiO2薄膜并考察其光催化性能。试验微流控芯片中水热法制备二氧化钛薄膜的条件，如溶胶是否有硅的掺杂，溶胶的烘干温度，处理温度，涂层次数，通道表面处理方法等对光催化性能的影响。通过考察亚甲基蓝溶液的光降解率判断出制备TiO2 薄膜的最佳条件。并考察上述最佳条件下制备的光催化微流控芯片反应器的光催化性能的稳定性及其重现性。实验结果表明：在100μL/h流速下水热3h,烘干温度是80℃，芯片通道经硅烷化处理，掺杂正硅酸乙酯且钛酸四丁酯和正硅酸乙酯的最佳摩尔比是8:1，处理温度100℃，涂层5次获得的TiO2薄膜芯片光催化降解亚甲基蓝的降解率可达到97.1%，然而稳定性不够高。此外增加二氧化钛涂层次数，光催化效果增强。71626

Abstract: In this paper, a glass microfluidic chip micro-reactor, after the sol-gel coating to hydrothermal treatment coating, sol-gel method using a study prepared TiO2 films microfluidic microchannel and examine its photocatalytic properties. Hydrothermal Method Test Conditions microfluidic chip titanium dioxide thin films, such as whether the sol doped silicon, sol drying temperature, process temperature on the photocatalytic properties of the coating times, the channel surface treatment methods. By Chaya photodegradation rate of methylene blue test solution to determine the best conditions for preparing TiO2 films. And investigate the above stability under optimal conditions for preparing photocatalytic photocatalytic properties microfluidic chip reactor and reproducibility. The results show that: in 100μL / h flow rate of the water heat 3h, drying temperature is 80 ℃, chip channel silane treatment, and optimally doped TEOS molar ratio of tetrabutyl titanate and TEOS 8: 1, the processing temperature of 100 ℃, TiO2 photocatalytic coating film chip five-time degradation of methylene blue degradation rate could reach 97.1%, but the stability is not high enough. Further increase in the number of titanium oxide coating, the photocatalytic effect is enhanced.

毕业论文关键词：微流控芯片； 水热处理；溶胶凝胶法；光催化性能

Keyword: Microfluidic chip; hydrothermal treatment; sol-gel method; photocatalytic activity

1、引言4

2、实验部分4

2.1、主要仪器和试剂5

2.1.1、仪器5

2.1.2、试剂 5

2.2、制作微流控芯片 5

2.3、TiO2溶胶制备 5

    2.4、微流控芯片中TiO2涂层制备 5

         2.4.1、溶胶凝胶法涂层 5                         

         2.4.2、涂层水热处理 5

2.5、TiO2涂层光催化性能检验 6

3、结果与讨论 6

3.1、不同涂层数对二氧化钛薄膜的光催化活性的影响6

3.2、烘干温度对二氧化钛薄膜的光催化活性的影响  6

3.3、硅烷化表面处理对TiO2薄膜光催化性的影响 7

3.4、溶胶中正硅酸乙酯的掺杂对TiO2薄膜光催化性的影响7

3.5处理温度对TiO2薄膜光催化性的影响 8

3.6最佳条件下的芯片连续7次光催化反应的重现性 8

4、结论 9

1.引言

近年来 ,紫外光催化氧化已被广泛应用于环境水处理和水质分析等领域。光催化剂是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称，包括二氧化钛（TiO2）、二氧化锆（ZrO2、氧化锡（SnO2）、氧化锌（ZnO）、硫化镉（CdS）等多种氧化物或硫化物半导体[1] 。在紫外光降解过程中常采用 TiO2 等纳米半导体作为催化剂,并采用 O2, H2O2,Fe2 +等作为光催化氧化剂[2]。研究表明,TiO2催化剂具有最为显著的光催化降解效能。TiO2作为一种光催化剂以其廉价、无毒、催化效率高、论文网无污染、稳定性高等特点而广泛应用于低浓度废水处理、贵金属回收、空气净化、环境检测及有机反应方面[3]。它在工业上的应用前景也被肯定。另外它还具有抗菌防污、防雾、自清洁的作用而被广泛的研究[4]。也被广泛应用于生产生活。传统制备TiO2 薄膜的方法有很多，目前常用的方法有溶胶-凝胶法、化学气相沉积法[5]、界面吸附法、水热法[6]等。其中溶胶-凝胶方法制作简单、操作便利、条件易控、能制备颗粒大小均匀的光催化剂，因而它成为 TiO2光催化的常用制备方法。水热法也是常用的一种方法，水热法制备薄膜在液相中一次完成，不需要后期的晶化热处理，这就避免了膜在热处理过程中可能导致的卷曲、开裂、晶粒粗化、膜与气氛反应等缺陷[7]。并且与基片结合牢固,不受基片形状和尺寸限制,避免了用金属有机物分解而难以生成致密膜的缺点;所制得的薄膜均一性好并且在室温下采用溶胶-凝胶方法及水热处理法制作的TiO2薄膜有许多优点：受光面积大、薄膜的重量大大减轻 、不易脱落等，因此研究并提高TiO2薄膜的制备方法及对其催化性能的表征具有很大的现实意义。