模板組裝技術制備TiO-,2-納米線及其可見光催化性能的研究.pdf

1、針對TiO2光催化技術中存在的光催化量子效率低，吸收和利用可見光譜范圍有限等問題，本文采用溶膠-電泳法及溶膠-浸漬法與模板合成技術相結合，制備了氧化鈦一維納米陣列，通過各種表征手段研究了工藝參數對納米陣列結構、形貌及光催化活性的影響。采用金屬離子摻雜對制備的氧化鈦納米線進行改性，在實現了氧化鈦光催化劑自負載化的同時大幅度地提高了其可見光催化活性。 采用溶膠-電泳-模板組裝技術，在多孔氧化鋁模板中制備了糖葫蘆狀氧化鈦納米線陣列，研

2、究了電泳電壓、打磨工藝、后處理方式和時間、煅燒溫度等對于納米線形貌及其紫外光催化性的影響。電泳電壓是溶膠粒子遷移形成納米線的主要驅動力，電泳電壓為4V時，光催化性能最佳：選擇NaOH溶液進行后處理要優(yōu)于混酸溶液，并且后處理5min時，光催化性能達到最佳；煅燒溫度對氧化鈦晶型和光催化性能有影響，出現約10％金紅石相時，光催化性能最好。采用溶膠-浸漬-模板組裝技術，制備了桿狀氧化鈦納米線陣列以及氧化鈦納米管陣列。常壓浸漬由于驅動力不足無法生

3、成一維納米陣列，減壓浸漬不同時間則可以得到有序的氧化鈦納米線和納米管陣列。通過對甲基橙降解率的比較可知溶膠-電泳法制備的糖葫蘆狀納米線的光催化性要優(yōu)于溶膠-浸漬法制備的桿狀納米線，采用兩種方法制備的納米線和納米管的光催化性都要明顯地優(yōu)于薄膜。 采用金屬離子對氧化鈦納米線陣列進行摻雜改性，在可見光下考察摻雜納米線的光催化活性。實驗中選取過渡金屬離子(Fe3+，Zn2+，Cr3+，Cu2+)和稀土金屬離子(La3+，Ce3+，Nd3

4、+)摻雜的氧化鈦納米線，通過在可見光下對甲基橙的降解率確定了每種離子的最佳摻雜量。另外，通過La3+/Fe3+共摻雜納米線的制備可知兩種金屬離子的協(xié)同作用可以進一步地提高納米線的可見光催化性能。通過對兩種體系中的不同離子摻雜納米線的可見光催化活性的比較，從摻雜能級、離子半徑、電子構型、晶格膨脹等不同角度對于金屬離子摻雜改性的機理進行了初步探討。M/TiO2復合薄膜的透射.吸收光譜測試結果發(fā)現其吸收帶邊紅移至了可見光區(qū)，通過相關公式估算得