高活性復合中空二氧化鈦納米管的制備與應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、光催化技術符合建設和諧社會對“節(jié)能”和“環(huán)?!币?因此備受研究者的關注。TiO2半導體光催化劑具有無毒價廉、氧化還原能力強,物理化學性質穩(wěn)定等特點,在光催化領域一直處于核心地位,特別是具有一維結構的TiO2納米管,具有較大比表面積和較高比表面能的雙重優(yōu)點,能有效降低光生電子空穴對的復合速率而備受關注。然而制備的TiO2納米管多為無定型結構,不具有光催化活性,而高溫熱處理過程往往以破壞納米管的管結構形貌為代價使得納米管的無定型晶型轉變?yōu)?/p>

2、具有光催化活性的銳鈦礦晶型。并且TiO2禁帶寬度高,只能利用太陽光中的紫外光,嚴重限制了TiO2的實際應用。 為獲得兼具有納米管形貌和銳鈦礦晶型的高光催化活性的TiO2納米管,本文首先在水熱法制備的鈦酸納米管的基礎上,利用實驗室開發(fā)的“形貌凍結技術”,在納米管上依次包裹有機碳層和有機硅層,再通過高溫煅燒除去有機碳層,即制備了即具有端部開口形貌的納米管結構又具有高光催化活性銳鈦礦晶型的TiNT
  SiO2納米管;并系統(tǒng)考察了水熱

3、包裹有機碳層時間和高溫煅燒溫度對TiNT
  SiO2納米管形貌、晶型和光催化活性的影響。以此為基礎,采用紫外光還原法,成功的將Pt納米材料填充到納米管內部,制備出具有更高光催化活性的Pt-TiNT
  SiO2納米管。本文還以制備的TiNT
  SiO2納米管為模板劑,采用紫外光還原法成功的制備出了具有規(guī)整形貌結構的Pt納米粒子和具有一維網(wǎng)狀結構的Pt納米線。研究結果表明: 改變水熱包裹有機碳層的時間和高溫煅燒熱處

4、理溫度,進一步優(yōu)化了“形貌凍結法”。并確定出水熱包裹有機碳層時間9h,高溫煅燒熱處理溫度550℃煅燒2 h時制備的TiNT
  SiO2納米管具有最佳的光催化活性,其光催化活性達到P25納米粒子的5.1倍,且同樣具有良好的端部開口和內外面差異化的結構特征。 以HF酸腐蝕和氨水溶液水熱處理的方法,選擇性的剝離TiNT
  SiO2納米管的殼層SiO2層能夠制得兼具有銳鈦礦晶型和大比表面積及高比表面能的TiNT納米管。對制得的

5、TINT納米管的形貌的組成表征分析后得出TiNT
  SiO2納米管的形成機理:高溫煅燒過程中體系受到的CO2膨脹力、TiO2收縮力和外部SiO2限制三方面力的協(xié)調作用,使制備的TiNT
  SiO2納米管具有較大比表面積、銳鈦礦晶型、良好的管結構形貌和獨特的管結構特征等優(yōu)點。 采用紫外光還原法,以氯鉑酸為Pt前驅體,制備Pt納米粒子填充TiNT
  SiO2納米管。納米管獨特的內外面差異化結構使得n納米粒子均勻的填

6、充在納米管的內部,使其在應用于光催化分解甲醇釋放H2時具有較高的光催化放H2效率。運用該方法構建的納米空間限域反應場為后期進行的一系列科學問題的研究打下基礎。 采用紫外光還原法,以具有內外面差異化、端部開口結構的TiNT
  SiO2納米管為基礎,運用納米空間限域反應場,能夠在2%氯鉑酸填充濃度下制備出Pt納米粒子填充TiNT
  SiO2納米管和在6%、10%氯鉑酸填充濃度下制備出Pt納米線填充TiNT
  SiO

7、2納米管。在高濃度HF酸完全腐蝕除去TiNT
  SiO2納米管后制備了具有規(guī)整結構的Pt納米粒子和具有一維納米結構的Pt納米線。對Pt納米粒子/納米線填充TiNT
  SiO2納米管的光催化性能測試發(fā)現(xiàn),Pt納米線填充與Pt納米粒子填充TiNT
  SiO2納米管相比具有更優(yōu)越的光催化性能,其最佳光催化性能達到Pt納米粒子負載P25納米粒子的5.1倍,大大提高了放氫速率,在清潔能源的制備、污染物處理等方面具有廣泛的應

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