7.3.1 摻硼TiO2/Ti催化劑製備及表征和催化性能研究
由於半導體TiO2受光激發後產生的電子e-和空穴h+的複合在皮秒到納秒的時間內就可以發生，從動力學角度看，隻有在有關的電子受體預先吸附在催化劑表麵時，界麵電荷的傳遞和被俘獲才具有競爭性。已有研究結果表明，摻雜非金屬元素可以提高係統的電荷分離效果，擴展其光譜響應範圍，因而能明顯提高TiO2的光催化活性。以前的研究主要集中在摻雜氮，碳，硫等非金屬元素，而對於主族元素硼摻雜到TiO2中研究較少。
向陽極氧化反應的電解液H2SO4中摻入H3BO3製備摻雜硼的TiO2/Ti催化劑，通過改變摻入H3BO3的濃度，研究不同量的H3BO3對陽極氧化設定電壓、TiO2/Ti催化劑結構及其光電催化活性的影響。
7.3.2 貴金屬Pt沉積方式對TiO2/Ti膜光催化性能的影響
貴金屬對半導體催化劑的修飾是通過改變電子分布來實現的。在TiO2表麵沉積適量的貴金屬後，由於金屬的費米能級小於TiO2的費米能級，即金屬內部和TiO2相應的能級上，電子密度小於TiO2導帶的電子密度。因此，載流子重新分布，電子從TiO2向金屬擴散，直到它們的費米能級相同。電子在金屬上的富集，相應地減小了TiO2表麵電子密度，從而抑製了電子和空穴的複合，提高TiO2的光電催化活性。目前將貴金屬Pt沉積在固定態TiO2表麵的研究大多采用光浸漬還原法，采用該方法在催化劑表麵沉積的Pt因其與基體結合不牢固而存在使用壽命短的缺陷，很難實用化。為克服上述缺點，本研究擬探索離子濺射法直接將貴金屬Pt沉積在固定態TiO2表麵，並對此方法製備改性催化劑的工藝進行係統研究，同時將采用該方法製備的改性催化劑與光浸漬還原法製備的改性催化劑的性能進行比較。通過離子濺射將貴金屬Pt沉積在固定態TiO2/Ti催化劑表麵的研究至今尚未見報道。
（1）光浸漬還原法製備Pt-TiO2/Ti催化劑的優選。采用正交試驗設計法對光浸漬還原製備Pt-TiO2/Ti催化劑的實驗條件進行優選。正交試驗法是利用“正交表”選擇進行試驗的條件，並利用正交表的特點進行數據分析，找出最好的或滿意的試驗條件。試驗指標用來判斷試驗條件的好壞，在本例中以催化劑的光電催化活性（以規定時間80min內對目標物腐殖酸的降解率）作為考察指標，該指標越大表明試驗條件越好，即它是一個望大特性。
（2）離子濺射沉積法製備Pt-TiO2/Ti催化劑的優選。離子濺射沉積法屬於物理氣相沉積法（PVD法），基本原理是利用高能粒子轟擊固體表麵（靶），與固體表麵的原子或分子進行能量交換，從而使固體原子或分子獲得能量並從表麵溢出，沉積到基片或工件表麵。整個濺射過程都是建立在輝光放電的基礎上，即濺射離子都來源於氣體放電。該方法沉積溫度較低，不易引起基底的變形開裂以及膜層性能的下降，製備參數易控製，粒徑較均勻。因此本實驗采用離子濺射法製備Pt-TiO2/Ti催化劑，並對實驗條件進行優化。
7.3.3 摻硼和沉積Pt對TiO2/Ti催化劑性能影響的比較
通過前述分析發現，無論是向H2SO4電解液中摻雜一定濃度的H3BO3製備的摻硼TiO2/Ti催化劑，還是以純TiO2/Ti催化劑作為基體，分別通過光浸漬還原和離子濺射沉積法所製備的Pt-TiO2/Ti催化劑，它們對腐殖酸的光電催化降解效率均比純TiO2/Ti催化劑有較大提高。