Zn負載TiO2納米管陣列電極的制備及性能研究.pdf

1、通過分步法制備了Zn負載TiO2納米管陣列復合電極。首先通過陽極氧化法制備TiO2納米管陣列，通過循環(huán)伏安法測試Zn2+在TiO2納米管電極上的還原電壓范圍。然后通過計時電流法將金屬Zn沉積到TiO2納米管上。該方法能靈敏地控制沉積時間和沉積電壓，嚴格控制金屬Zn沉積在TiO2納米管上的形貌和數(shù)量。
　　 研究了沉積電壓、沉積時間、電解液濃度、添加支持電解液KCl對負載金屬Zn形貌的影響。結合SEM觀測結果和計時電流實時記錄分析

2、得出，在相同沉積條件下，隨著電壓從-1.25V增加到-2V，金屬Zn沉積的量增多，顆粒變大。當沉積電壓為2V時，金屬Zn出現(xiàn)擇優(yōu)取向生長，形成正六方體結構；隨著沉積時間從3s延長到10s，金屬Zn的顆粒從15nm生長到1um；電解液濃度增加，沉積的金屬Zn增多；添加支持電解液KCl，沉積的金屬Zn增多、長大，擇優(yōu)取向生長成正六方體狀，且晶粒尺寸分布均勻。通過XRD分析制備出的Zn-TiO2復合電極。分析結果表明金屬Zn成功的負載到TiO

3、2納米管上，其晶粒大小約為0.82nm。
　　 對金屬Zn負載前后及不同負載時間的Zn-TiO2復合電極的光電特性研究發(fā)現(xiàn)，金屬Zn負載后的TiO2納米管的吸收光譜發(fā)生紅移。未負載金屬的TiO2納米管的吸收峰位置分別在400nm、455nm、600nm，負載金屬Zn后吸收峰位置分別在420nm、505nm、663nm。在487-780nm范圍內，Zn-TiO2復合電極在可見光范圍內的吸光強度明顯高于未負載TiO2納米管。沉積時間

4、為5s的Zn-TiO2復合電極的平帶電位最負，為-1.9203V。沉積時間為3s的Zn-TiO2復合電極的載流子濃度最大，為14.14692887×1020cm-3。因為平帶電位和載流子濃度對半導體的光電響應都有影響，發(fā)現(xiàn)沉積時間為5s的Zn負載TiO2納米管的光電響應最強，為3.80×10-5 A。
　　 對金屬Zn負載前后及不同負載時間的Zn-TiO2復合電極的光電催化降解亞甲基藍研究發(fā)現(xiàn)，負載金屬Zn能夠提高TiO2納米管

5、的光電催化效率，且有一個最佳沉積時間。沉積時間為5s的Zn-TiO2復合電極的光電催化效率最高，在外加偏下為0.6V的條件下，對亞甲基藍光電催化14h，降解效率約為86.2％。這是由于一方面負載金屬Zn后的樣品平帶電位負移，增大了TiO2的費米能級，從而降低了TiO2的能帶寬度，因而對光的吸收效率增大，利于產生更多的光生電子；另一方面負載金屬Zn對半導體的載流子濃度有影響，從而影響其光電催化活性。
　　 不同偏壓對光電催化降解亞