不同方法修飾TiO2納米管陣列薄膜的制備與光催化性能.pdf

1、在半導(dǎo)體光催化材料中，TiO2納米管陣列薄膜由于其光催化性能好、無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)定性好且具有獨(dú)特的管狀結(jié)構(gòu)與較大的比表面積而被視為最有效的環(huán)境友好光催化劑。然而目前仍存在兩個(gè)難題制約著TiO2納米管陣列薄膜光催化材料的應(yīng)用:(1)量子效率低，光生電子-空穴對(duì)在遷移過(guò)程中有著較大的復(fù)合幾率;(2)太陽(yáng)能利用率低，TiO2的禁帶寬度為3.2 eV，只對(duì)紫外光部分有響應(yīng)。所以有效的降低電子-空穴的復(fù)合幾率以及拓寬TiO2納米管陣列薄膜的光響應(yīng)范圍

2、是提高其光催化效率的合理途徑。
　　本文以陽(yáng)極氧化TiO2納米管陣列薄膜為基體，對(duì)其進(jìn)行不同方法的修飾與改性，采用SEM、XRD、XPS、TEM等多種技術(shù)手段對(duì)樣品進(jìn)行表征，并研究了改性后的TiO2納米管陣列薄膜的可見光光催化性能。具體研究結(jié)果如下:
　　(1)陽(yáng)極氧化法制備TiO2納米管陣列薄膜的過(guò)程中，TiO2納米管的管徑與管長(zhǎng)隨著氧化電壓的增大而增大;隨著電解液中NH4F濃度的增加，TiO2納米管管徑先增加后減小，而管

3、長(zhǎng)增加到一定程度后保持平衡;隨著電解液中水含量增加，TiO2納米管與管之間管間隙變大，管徑由124 nm(2 vol％)增加到近180nm(10vol％)，而管長(zhǎng)則從2 vol％時(shí)的29μm減小到10 vol％時(shí)的8.4μm左右。
　　(2)CdS納米顆粒修飾TiO2納米管陣列薄膜在可見光（波長(zhǎng)≥400 nm）下有較高的光催化性能，3h內(nèi)能將甲基橙溶液幾乎全部降解。CdS納米顆粒在管徑和管間距較大的TiO2納米管陣列薄膜上分布更均

4、勻，光催化性能也更高;前驅(qū)體溶液濃度的增加或沉積循環(huán)次數(shù)的增多，均可導(dǎo)致CdS納米顆粒在TiO2納米管陣列薄膜上的沉積量逐漸增加，樣品的光催化性能則先增高后降低。
　　(3)CdS/CdSe共修飾TiO2納米管陣列薄膜在可見光（波長(zhǎng)≥400 nm）下的光催化性能十分優(yōu)異，2h對(duì)甲基橙降解率達(dá)到95.1％，比單純修飾CdS納米顆?；駽dSe納米顆粒的樣品光催化性能均有提高。
　　(4)通過(guò)固態(tài)升華法制備的有機(jī)半導(dǎo)體g-C3N4

5、修飾TiO2納米管陣列薄膜在藍(lán)光（波長(zhǎng)460 nm）下展現(xiàn)了較好的光電催化性能。隨著前驅(qū)體尿素的量的增多，生成的g-C3N4也相應(yīng)增加，樣品的光電催化性能也隨之提高。最高光電流密度達(dá)到65μA/cm2，約為純TiO2納米管陣列薄膜的10倍。在相對(duì)于參比電極0.5 V的偏壓下，經(jīng)過(guò)10h的藍(lán)光（波長(zhǎng)460nm）照射，樣品對(duì)甲基藍(lán)的最高降解率達(dá)到55％。
　　(5)水熱法制備SrTiO3納米立方晶修飾TiO2納米管陣列薄膜過(guò)程中，隨著