TiO2納米管及其沉積Ag的制備與光催化性能研究.pdf

1、TiO2納米管作為一種新型的納米材料，由于其較大的比表面積、穩(wěn)定的化學(xué)性能、良好的光催化性能以及成本較低等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。然而，未經(jīng)修飾的TiO2納米管對(duì)太陽(yáng)光利用率很低，只能吸收太陽(yáng)光中紫外光區(qū)的能量，極大限制了其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，對(duì)TiO2納米管的制備及改性進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究具有重要的意義。本文在弱酸改良的乙二醇電解液中，采用三步陽(yáng)極氧化法制備了TiO2納米管，研究陽(yáng)極氧化參數(shù)（時(shí)間、電壓和溫度）對(duì)TiO2納米管形

2、貌結(jié)構(gòu)的影響，并在形貌結(jié)構(gòu)最佳的TiO2納米管陣列上，進(jìn)行Ag納米顆粒負(fù)載改性，利用SEM、TEM、XRD等方法表征其表面形貌、物相結(jié)構(gòu)，以及研究Ag/TNAs復(fù)合結(jié)構(gòu)材料對(duì)甲基橙的光催化降解效果。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴添加檸檬酸、甲酸和乳酸改良乙二醇電解液，檸檬酸的添加主要提高其比表面積，但管長(zhǎng)和管徑無(wú)明顯變化，乳酸和甲酸的效果明顯，同等反應(yīng)條件下制備的TiO2納米管的管長(zhǎng)可以達(dá)到11.92μm和10.76μm，選擇的三種

3、弱酸中，乳酸表現(xiàn)最佳。TiO2納米管的管長(zhǎng)、管內(nèi)徑與陽(yáng)極氧化電壓呈線性相關(guān)關(guān)系；較低溫度時(shí)，溫度升高可以增大納米管的內(nèi)徑，較高溫度時(shí)，溫度升高納米管內(nèi)徑反而變窄。效果最佳的工藝組合是電解液0.3wt％NH4F+2vol%水+1.5mol/L乳酸的乙二醇溶液下，60V、40℃制備的TiO2納米管。⑵研究晶化溫度對(duì)TiO2納米管晶體結(jié)構(gòu)、物相成分以及光催化性能的影響發(fā)現(xiàn)，未晶化處理的TiO2納米管是無(wú)定型態(tài)，經(jīng)過(guò)晶化處理后，TiO2納米管從

4、銳鈦礦相轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石相。晶化處理后的TiO2納米管對(duì)甲基橙的光催化降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)，且400℃晶化處理的TiO2納米管具有最佳的光催化活性。⑶采用光電還原法制備Ag-TNAs復(fù)合光催化劑，Ag納米顆粒呈直徑約4-10nm的球型分散在納米管的內(nèi)壁或者外壁上，且納米管結(jié)構(gòu)保持著完整性。由于Ag的SPR效應(yīng)，TiO2納米管的能級(jí)結(jié)構(gòu)被改變，Ag-TNAs隨著沉積量的差別均不同程度地發(fā)生吸收邊紅移，增強(qiáng)了對(duì)可見光的吸收能力。在不同沉