NiO-TiO2納米帶異質結構的制備及其光催化性能的研究.pdf

1、近年來，無機納米晶體由于具有良好的結構、獨特的光學、電學、磁學、化學等方面的性能和潛在的巨大應用價值而成為納米材料領域的研究熱點之一。自1991年日本學者飯島澄男發(fā)現碳納米管以來，一維納米材料（納米管、納米棒、納米線、納米帶、同軸納米電纜和納米線的異質結構）由于其獨特的物理、化學和機械等性能引起了人們的廣泛關注。一維納米結構，由于具有高的比表面積和特殊的氧化物半導體特性，使得鈦酸鹽納米結構和TiO2納米材料具有潛在的應用價值，例如廣泛應

2、用于光催化劑、鋰離子電池、傳感器、氫的生產與儲存、太陽能電池及生物化學等領域。TiO2由于本身具有價廉、無毒、穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能以及高效的光催化性能而被廣泛應用作光催化劑。許多研究報道了二維納米結構、零維（量子點）及一維納米結構等異質結構的制備及應用，這些材料顯示出不同尋常的光學和結構特性。
　　 TiO2納米帶具有大的表面積，并且長徑比很高，是一種極具前途的光催化材料。然而由于光活性點有限，并且光生電子-空穴對極易結合在一起，

3、從而導致其光催化效率很低。本研究是在采用水熱法制備了鈦酸（H2Ti3O7）納米帶、腐蝕的H2Ti3O7納米帶、二氧化鈦（TiO2）納米帶以及腐蝕的TiO2納米帶的基礎上，分別利用化學共沉淀法、化學溶液沉積解析法將p-型NiO納米顆粒負載在n-型TiO2納米帶上形成NiO/TiO2納米帶異質結構。這種異質結構納米材料將廣泛應用于光催化劑、氣體傳感器、太陽能電池和其它電子設備等領域。
　　 本研究的主要內容和結論如下：
　　

4、 （1）以商品級TiO2（P-25）為原料，10 MNaOH溶液作為反應的溶劑，采用水熱法合成鈦酸（H2Ti3O7）納米帶和二氧化鈦（TiO2）納米帶。
　　 （2）經過0.02 M硫酸溶液腐蝕并且100 ℃熱處理12 h后得到腐蝕的H2Ti3O7納米帶，然后于600 ℃煅燒2 h得到腐蝕的TiO2納米帶。
　　 （3）通過在室溫下降解甲基橙溶液對TiO2納米帶和腐蝕的TiO2納米帶的光催化性能進行了表征。實驗證明，經過

5、12 h腐蝕的TiO2納米帶的光催化性能優(yōu)于未腐蝕的純TiO2納米帶。
　　 （4）在采用水熱法制備了二氧化鈦（TiO2）納米帶的基礎上，通過在TiO2納米帶表面生長第二相（NiO），形成NiO/TiO2納米帶異質結構。利用化學共沉淀法將p-型NiO納米顆粒負載在n-型TiO2納米帶上，合成出了納米p-n異質結構NiO納米顆粒/TiO2納米帶（記為NiO NP/TiO2 NB）。另外，將化學共沉淀法和酸腐蝕法相結合，制備了納米p

6、-n異質結構NiO納米顆粒/腐蝕TiO2納米帶（記為NiO NP/TiO2 SC NB）。
　　 （5）在采用水熱法制備了鈦酸（H2Ti3O7）納米帶和腐蝕的H2Ti3O7納米帶的基礎上，用化學溶液沉積解析法將p-型NiO納米顆粒負載在n-型TiO2納米帶上，合成出了納米p-n異質結構NiO納米顆粒/TiO2納米帶（記為NiO NP/TiO2 NBs）和納米p-n異質結構NiO納米顆粒/腐蝕的TiO2納米帶（記為NiO NP/T