TiO2納米棒陣列薄膜的制備、改性及光催化性能的研究.pdf

1、目前，環(huán)境污染問題已經(jīng)成為全球性的重大問題，為解決當前日益嚴重環(huán)境污染并且實現(xiàn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，半導體光催化技術被人們關注。半導體光催化材料能將低密度清潔的太陽能資源轉化為電能或者化學能資源，光催化材料能利用光能將有機污染物降解和轉換，成為二氧化碳和水，因此，半導體光催化材料在環(huán)境污染治理方面的應用研究已經(jīng)開展。在眾多的半導體光催化劑中，TiO2以穩(wěn)定性高、成本低廉和易于合成等諸多優(yōu)點，成為半導體光催化的熱點。然而，TiO2本身還存

2、在很多缺陷，如粉末狀TiO2在應用中不利于回收再利用，TiO2只對紫外光有響應，處理污染物易造成二次污染等問題，因此制備可見光光催化性能良好，易于回收利用的TiO2催化劑成為解決這一問題的關鍵。
　　本論文通過對TiO2納米棒薄膜結構的調(diào)控以及復合Fe2O3和沉積Ag等途徑改性TiO2光催化薄膜材料，并采用XRD、拉曼光譜、XPS、SEM、TEM、UV-vis等測試方法對TiO2納米棒薄膜結構進行了表征。
　　首先，本文以導

3、電玻璃(FTO)為模板，在鈦酸丁酯濃度為0.05mol/L和水熱反應時間為20h的條件下，成功制備了TiO2納米棒陣列薄膜。表征結果表明，合成TiO2薄膜材料具有一維棒狀結構，TiO2納米棒為金紅石型，應用于降解活性紅X-3B染料，6h光降解率達到85.94％，納米薄膜材料重復利用性能高，薄膜與FTO基底結合緊密，不脫落。
　　以制備的TiO2為模板劑，在水熱條件下合成復合半導體Fe2O3/TiO2的薄膜材料，從而改善薄膜材料的光

4、催化效果，提高材料在光催化時電子-空穴的分離能力。SEM表征結果顯示，F(xiàn)e2O3生長于TiO2表面并呈現(xiàn)塔狀;在光催化條件下，F(xiàn)e2O3/TiO2納米棒薄膜對活性紅X-3B的降解率高于純TiO2納米棒薄膜，6小時達到96.17％;阻抗測試表明復合材料電阻值更小，更有利于光生電子的傳輸并促進光生電子-空穴的分離;線性伏安測試表明，復合半導體材料Fe2O3/TiO2納米棒薄膜光電流密度為0.13 mA·cm2，為TiO2納米棒薄膜光電流密度

5、的5倍;Fe2O3/TiO2納米棒薄膜重復利用率高，F(xiàn)e2O3和TiO2兩者結合比較緊密。
　　為了促進薄膜材料在可見光下響應，本文用紫外還原法合成了Ag/TiO2的薄膜材料。結果顯示，TiO2納米棒陣列薄膜表面包覆一層零價的Ag，沉積了金屬的Ag/TiO2納米棒薄膜材料提高了材料在可見光的吸收范圍;降解活性紅X-3B結果表明，改性后Ag/TiO2納米棒薄膜材料光催化降解活性紅X-3B效率為92.32％，高于純TiO2納米棒薄膜;