TiO2納米管表面改性及其光電性能研究.pdf

1、TiO2納米管因其獨特的電子轉(zhuǎn)移特性和結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,成為環(huán)境能源領(lǐng)域廣泛研究和應(yīng)用的光催化材料之一。為提高TiO2納米管催化劑對可見光的利用率,對其表面進行改性成為目前研究的焦點。本文采用陽極氧化法在Ti-5Zr合金基體表面制備TiO2納米管陣列,采用不同方法將半導(dǎo)體、貴金屬等材料與TiO2納米管耦合,制備出SnSe/Ag-TiO2納米管、SrTiO3/TiO2納米管和SrTiO3/TiO2納米花結(jié)構(gòu),并對其進行了物相組成與微觀結(jié)構(gòu)表征以及

2、光電、電化學(xué)性能測試研究等,獲得以下主要研究結(jié)果:
　　(1)采用電化學(xué)陰極沉積和多元醇化學(xué)法在TiO2納米管陣列的表面沉積SnSe和Ag納米顆粒。研究了兩種納米顆粒沉積的先后順序?qū)nSe、Ag和TiO2納米管三元復(fù)合材料形貌的影響。制備的SnSe(粒徑約為30 nm)和Ag(5 nm左右)均勻分布在納米管的管口以及管側(cè)壁。對SnSe/Ag-TiO2納米管進行紫外-可見光吸收測試,發(fā)現(xiàn)其光吸收邊界出現(xiàn)明顯紅移,這歸因于SnSe、

3、Ag和TiO2納米管三者的協(xié)同作用。
　　(2)采用水熱法在TiO2納米管陣列的表面原位合成了具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的SrTiO3納米顆粒。研究了不同溶液濃度及反應(yīng)時間對SrTiO3/TiO2納米復(fù)合結(jié)構(gòu)形貌的影響。當(dāng) Sr2+的濃度為0.1 M,合成是SrTiO3/TiO2納米管,管的壁厚由20 nm左右(純TiO2納米管)變?yōu)?4 nm左右,而且管的內(nèi)徑也相應(yīng)的減小到125 nm左右;當(dāng)Sr2+的濃度為0.2 M,合成錯落有致的SrT

4、iO3/TiO2納米花。
　　(3)光電流測試結(jié)果表明,具有一維結(jié)構(gòu)的SrTiO3/TiO2納米管陣列相對于其他結(jié)構(gòu)而言可以有效的傳輸光生載流子,具有一定的光電化學(xué)響應(yīng),但是能力不是很強;電化學(xué)阻抗譜的測試揭示了退火后的SrTiO3/TiO2納米管陣列光生電子-空穴對的分離及傳輸特性;Mott-Schottky測試了不同樣品的平帶特性,表明在相同的反應(yīng)條件下,SrTiO3/TiO2納米管陣列比純TiO2納米管和SrTiO3/TiO