BiFeO3-TiO2基納米管陣列復合材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、半導體光催化技術作為一種高級氧化技術，是目前解決全球環(huán)境污染問題的研究熱點之一。傳統(tǒng)的光催化劑TiO2，雖然具有價廉、低毒、穩(wěn)定以及可以重復利用等優(yōu)點，但是它的性能還不能滿足實際應用的需求，因此如何提高其光催化性能引起了人們廣泛關注。在TiO2眾多形態(tài)中，TiO2納米管具有高比表面積和良好的電子傳遞性能，然而TiO2材料自身的兩大缺陷即太陽能利用率低及光生電子-空穴易復合，限制了TiO2納米管在實際中的應用。鈣鈦礦催化劑材料的代表之一B

2、iFeO3，具有獨特的鐵電性和鐵磁極化性質。若利用鐵電化合物微觀固有的電場實現(xiàn)光生電荷的高效分離，可能會提高微區(qū)光電壓強度與能量轉換效率，增強TiO2材料的光活性。本文工作以TiO2納米管陣列電極為基礎，分別利用BiFeO3以及摻雜金屬Co的BiFe0.5Co0.5O3對其進行改性，并對復合催化劑的形貌、結構、光學特性、光電化學性質以及光催化降解活性，進行表征和分析研究。本文圍繞以上內容，主要展開了以下工作:
　　(1)結合陽極氧

3、化技術和電化學沉積技術制備了BiFeO3/TiO2納米管陣列復合電極，實驗結果表明，負載BiFeO3之后TiO2納米管的光吸收范圍發(fā)生了紅移，光生電荷分離效率得到提高;復合電極顯著提高了可見光區(qū)的光電流，光電轉換效率相比TiO2納米管提高了約7倍，BiFeO3有效抑制了光生電子-空穴的復合。
　　(2)采用陽極氧化技術和超聲輔助浸漬沉積法聯(lián)合制備了BiFeO3/TiO2納米管陣列復合電極，其光電轉化效率約為原TiO2納米管電極的4

4、.6倍。在不同實驗條件下進行了光電催化降解羅丹明B的對比研究，可見光照射下復合電極對羅丹明B的催化降解效率提高了約10倍。
　　(3)采用陽極氧化技術和真空輔助浸漬法聯(lián)用制備了Co摻雜的BiFe0.5Co0.5O3/TiO2納米管陣列電極。結果表明，BiFe0.5Co0.5O3顆粒負載到TiO2納米管的管壁以及管的端口上方，并且負載之后顯著拓寬了TiO2納米管的可見光吸收范圍，有效提高了其光生電子-空穴的分離效率。此外，通過原位紅