FTO上TiO2基納米棒復(fù)合材料的制備、改性及光電化學(xué)性能研究.pdf

1、當(dāng)今世界經(jīng)濟迅猛發(fā)展，人們過渡開采和利用自然資源，導(dǎo)致能源與環(huán)境危機日益加劇，這嚴(yán)重影響了人類與自然之間的和諧發(fā)展，因此全球的科學(xué)家們都在致力探索各種修復(fù)及治理環(huán)境的方法。其中光催化技術(shù)因為具有綠色環(huán)保、條件溫和、能耗及成本低等優(yōu)點，已成為當(dāng)今最有實際應(yīng)用前景的方法之一，那么能夠開發(fā)、制備出高效環(huán)保的光催化劑便是光催化技術(shù)的關(guān)鍵，然而傳統(tǒng)光催化劑中的研究熱點當(dāng)屬二氧化鈦。本論文在 FTO透明導(dǎo)電基底上制得排列規(guī)則的TiO2納米棒陣列后，

2、又對該材料進一步作了改性探究，這對提高其光電化學(xué)性能具有十分重要的作用。
　　論文主要研究內(nèi)容如下：
　　1.通過改進的水熱合成法，以FTO為透明導(dǎo)電基底，200 ℃下反應(yīng)8 h制備得到規(guī)則排列的混相 TiO2納米棒陣列。其表征結(jié)果證明所合成的TiO2納米棒陣列的直徑是300-400 nm，長約3μm。之后通過改變反應(yīng)時間、水熱溫度、生長液配比等因素有效調(diào)整了TiO2納米棒的疏密程度、直徑、長度及物相組成，最終確定了該陣列形

3、成的最佳實驗條件。另外，光催化活性的測試結(jié)果也進一步驗證了優(yōu)化結(jié)構(gòu)對其光催化活性的提高具有顯著效果。
　　2.利用連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)法（SILAR原理），通過控制反應(yīng)液濃度、反應(yīng)時間、循環(huán)次數(shù)等條件，在已制得的TiO2/FTO基底上合成了納米片狀的BiOI，且其UV-Vis、SEM、XRD、EDS表征分析結(jié)果顯示我們成功制備出形貌完整、結(jié)晶度高的FTO/TiO2/BiOI電極。該復(fù)合材料的光催化效率可達94％~96%，同時其光催

4、化活性比較穩(wěn)定，在連續(xù)使用12 h后降解效率仍可達到85%~90%。另外，產(chǎn)物的光電性能測試結(jié)果表明BiOI/TiO2/FTO納米復(fù)合材料比純的二氧化鈦納米棒陣列具有更加優(yōu)異的光電活性。
　　3.利用簡單的光還原反應(yīng)將Ag納米顆粒沉積在TiO2表面，接著通過逐級化學(xué)浴沉積法制備得到TiO2/Ag/Ag3PO4三元復(fù)合異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒陣列。該復(fù)合材料的光催化效率比純的TiO2要高得多，循環(huán)使用6次之后對 RhB的脫色效率從94.50%

5、降低到91.30%，仍然保持了初始效果的96.61%。在氙燈照射下，TiO2/Ag/Ag3PO4異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的光電流密度約是純TiO2納米棒(1.30 mA·cm-2)的2倍左右，可達2.50 mA·cm-2。我們發(fā)現(xiàn)負(fù)載Ag/Ag3PO4納米顆粒對TiO2納米棒的光電性能以及光照穩(wěn)定性均有不同程度的增強。最后，我們深度分析了該材料的光催化機理。
　　4.通過兩步水熱法在FTO基底上合成了TiO2/SrTiO3復(fù)合材料，將