TiO2納米纖維基材料的制備及其在光電分解水中的應(yīng)用研究.pdf

1、TiO2納米纖維基材料具有優(yōu)異的光催化性能、高穩(wěn)定性、無(wú)毒無(wú)污染、來(lái)源廣泛、制作方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境修復(fù)、催化以及能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。近年來(lái)，用于光電解分解水的TiO2基納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)合成已成為材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)。本論文利用 TiO2納米纖維宏觀自支撐體為基底，構(gòu)建了兩種用于光電分解水的新型TiO2基宏觀材料，主要研究成果總結(jié)如下：
　　1.一種用于高效分解水的具備可控電導(dǎo)率和孔隙度的納米管框架的構(gòu)筑：這是一

2、種由Ni0、Ni(OH)2、類(lèi)石墨碳和鈦酸納米管(TNT)組成的四元無(wú)機(jī)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)Nix/C/TNTs，TNTs經(jīng)拓?fù)浠瘜W(xué)過(guò)程變換成為具備光電化學(xué)活性的TiO2。該結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足了高活性表面和長(zhǎng)程電子運(yùn)輸兩點(diǎn)要求，從析氫反應(yīng)和析氧反應(yīng)兩方面提高了分解水的效率。Nix/C/TNTs的每一個(gè)組分都為整體起著促進(jìn)作用：①TNTs自組裝成的大型網(wǎng)格框架，為反應(yīng)體系提供了一個(gè)三維互通結(jié)構(gòu)；②Ni0和 Ni(OH)2分別為析氫反應(yīng)和析氧反應(yīng)提供活性中

3、心；③類(lèi)石墨碳作為“導(dǎo)電粘合劑”，將Nix/C/TNTs結(jié)構(gòu)組裝成一個(gè)電子滲透網(wǎng)絡(luò)，使其導(dǎo)電性顯著增強(qiáng)。在0.1M的KOH電解質(zhì)溶液中，Nix/C/TNTs表現(xiàn)出驚人的性能，析氫反應(yīng)和析氧反應(yīng)效果可以與昂貴的Pt/C和IrO2/C相媲美。該結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)開(kāi)發(fā)更加經(jīng)濟(jì)有效的、以電能和太陽(yáng)光能為混合驅(qū)動(dòng)力的分解水裝置。
　　2.多層BiOX-Ag-TiO2納米線(xiàn)薄膜的制備及其高效光電分解水的應(yīng)用研究：以三維互通的TiO2納米線(xiàn)組裝成的自

4、支撐薄膜為生長(zhǎng)平臺(tái)，成功構(gòu)建了多層 BiOX-Ag-TiO2膜結(jié)構(gòu)。其中，Ag納米顆粒密集分布在寬且平的TiO2納米線(xiàn)表面，使其導(dǎo)電性提高了七個(gè)數(shù)量級(jí)，薄膜能夠快速傳遞電子。BiOX納米片在Ag包覆的TiO2納米線(xiàn)上生長(zhǎng)，光吸收邊移動(dòng)至可見(jiàn)光區(qū)，材料抗反射能力大幅提高。尤其當(dāng)BiOCl-Ag-TiO2，BiOBr-Ag-TiO2和BiOI-Ag-TiO2三層膜疊加形成復(fù)合薄膜，其抗反射能力進(jìn)一步提升。復(fù)合薄膜具備的多重特性包括高裸露的表