TiO2基復(fù)合同軸納米線制備及其光催化特性研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻和環(huán)境保護(hù)壓力的不斷增大，光催化降解技術(shù)作為一種環(huán)保、有效的方法引起了人們較多的關(guān)注。TiO2以其較低的成本、高催化活性和穩(wěn)定性等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于該領(lǐng)域。然而，TiO2屬于寬帶隙材料，在可見光區(qū)域光吸收能力較弱。為了提高其光吸收效率，人們主要采用貴金屬修飾或窄帶隙半導(dǎo)體敏化等方式，以提高TiO2的光響應(yīng)范圍。但是其單一的改良方式對TiO2的光催化性能提高有限。因此，本文通過整合貴金屬修飾和半導(dǎo)體敏化兩種改良手段

2、，合成不同結(jié)構(gòu)的TiO2基復(fù)合同軸納米線，進(jìn)一步拓寬TiO2的光響應(yīng)范圍，以提高其光催化降解性能。本工作為開發(fā)設(shè)計(jì)具有高效光催化結(jié)構(gòu)的TiO2基復(fù)合光催化劑提供思路和參考，取得的主要研究成果如下:
　　[1]采用磁控濺射和快速退火處理方法，通過優(yōu)化濺射功率、生長氣壓、襯底與靶材的間距，退火溫度等參數(shù)，在ZnO納米線模板上制備出Ag納米粒子相對均勻，ZnSe殼層厚度適宜的ZnO/TiO2/Ag、ZnO/TiO2/Ag/ZnSe、Zn

3、O/TiO2/ZnSe/Ag同軸納米線。
　　[2]通過掃描電鏡、X射線衍射、透射電鏡和紫外-可見吸收光譜等不同測試方法，研究了材料的形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)等性能。結(jié)果顯示，納米線垂直生長于基底，呈現(xiàn)預(yù)期的同軸結(jié)構(gòu);修飾的Ag納米顆粒相對均勻，粒徑約10-30nm。另外，Ag納米粒子修飾和ZnSe半導(dǎo)體敏化都有效地提高了復(fù)合材料的光響應(yīng)范圍。另外，通過對比發(fā)現(xiàn)，貴金屬粒子和敏化半導(dǎo)體的位置對復(fù)合結(jié)構(gòu)納米線的整體光學(xué)吸收性能有較大的影響。

4、當(dāng)Ag位于TiO2和ZnSe之間時，即ZnO/TiO2/Ag/ZnSe納米線，材料表現(xiàn)出更強(qiáng)的光吸收。
　　[3]利用表面增強(qiáng)拉曼散射分析兩種復(fù)合納米線樣品催化降解羅丹明6G的光催化活性。結(jié)果表明，ZnO/TiO2/Ag/ZnSe復(fù)合納米線的光催化性能無論是在紫外光還是可見光下都比ZnO/TiO2/ZnSe/Ag更強(qiáng)。通過光催化機(jī)制分析發(fā)現(xiàn)，其較強(qiáng)的催化活性一方面由于其較強(qiáng)的光吸收引起，另一方面還與該結(jié)構(gòu)下更高的光生載流子分離效率