煅燒溫度對二氧化鈦納米管陣列形貌和光催化性能的影響.pdf

1、環(huán)境與能源是21世紀(jì)人類面臨和有待解決的兩大重要問題，而直接利用太陽能作為光源，成為一種理想的環(huán)境污染治理技術(shù)和潔凈能源生產(chǎn)技術(shù)。自1972年，F(xiàn)ujishima和Honda在TiO2電極上發(fā)現(xiàn)水的光催化分解作用以來，二氧化鈦及其他半導(dǎo)體光催化材料由于在各種傳感器、太陽能電池、光催化降解污染物等環(huán)境領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用前景而被人們深入研究。其中，二氧化鈦由于其具有生物和化學(xué)惰性、氧化能力強、抗光、化學(xué)腐蝕能力強以及較低的生產(chǎn)成本等優(yōu)點

2、而被廣泛用作光催化反應(yīng)的催化劑。然而，由于二氧化鈦光催化材料的太陽能利用率低，使其光催化活性在實際應(yīng)用上需要得到進一步的提高，當(dāng)前高活性納米TiO2光催化材料的制備和TiO2光催化劑的固載等問題仍然值得優(yōu)先考慮。本論文從陽極氧化TiO2納米管陣列以及Bi-TiO2復(fù)合空心微球光催化材料的制備兩個方面進行了有益的探索，所取得的成果如下：
　　 以氟化銨和異丙醇的混合水溶液為電解質(zhì)，通過電化學(xué)陽極氧化純鈦片制備出高度有序的TiO2納

3、米管陣列，并在不同溫度下進行煅燒處理。通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對所制備的樣品進行了表征分析。二氧化鈦的光催化活性是通過在氙燈照射下光催化降解有機污染物甲基橙溶液來檢測的。在氙燈照射下，二氧化鈦表面產(chǎn)生的羥基自由基以對苯二甲酸為分子探針通過熒光技術(shù)進行了檢測。瞬時光電流是通過幾次循環(huán)開關(guān)氙燈激發(fā)產(chǎn)生并通過電化學(xué)工作站檢測到。結(jié)果表明，低溫煅燒對TiO2納米管陣列的表面形貌與結(jié)構(gòu)基本沒有影響，制備的樣品的穩(wěn)定性能達到6

4、00℃。在800℃時，納米管陣列完全坍塌，并形成致密的金紅石相結(jié)構(gòu)。隨著煅燒溫度的升高(300-600℃)，TiO2納米管陣列的晶化增強，其光催化活性、羥基自由基的產(chǎn)生速率和光電流大小都隨之增加。當(dāng)煅燒溫度達到600℃時，樣品具有最好的光催化活性，這是由于其擁有多相結(jié)構(gòu)、較好的晶化程度和穩(wěn)定的管狀結(jié)構(gòu)。進一步將煅燒溫度從600℃提高到800℃時，樣品的光催化活性迅速降低，這是由于其銳鈦礦相的消失、納米管狀結(jié)構(gòu)的坍塌和表面積的減少引起的。