金屬納米線@TiO2納米管的制備及物性研究.pdf

1、本文應用陽極氧化法制備TiO2納米管陣列，以TiO2納米管陣列作為模板，應用電沉積的方法制備了鐵、鈷、鎳金屬納米線@TiO2納米管陣列。并且對樣品進行了熱處理。用掃描電子顯微鏡鏡（SEM）和粉末X射線衍射儀（XRD）表征了鐵、鈷、鎳金屬納米線@TiO2納米管陣列的形貌和結構。并且研究了其光催化和光電轉換特性，結論如下：
　　1.樣品的形貌和結構特征
　　SEM結構圖表明，在樣品的底部形成了排列整齊，高度有序的納米管陣列，且納

2、米管的直徑約為160nm。掃描電鏡顯微圖像顯示電沉積后鐵納米線直徑在50nm左右，并錯落有致的夾在氧化鈦納米管模板中間形成了寬度約為80nm的納米帶，納米管陣列在電沉積后出現(xiàn)了裂縫和塌陷。電沉積后形成的鈷納米帶寬度在70nm左右，并伴隨有直徑在100-200nm的鈷納米顆粒生成。從所有的SEM圖來看，隨著電沉積時間的延長，納米線以某個孔洞或者缺陷為基點，以拓撲結構的形式向四周擴散生長。XRD結果顯示，在常溫條件下，隨著電沉積時間的增加（

3、110）晶面鐵的衍射峰越來越明顯。經過不同溫度熱處理后，發(fā)現(xiàn)在300-600℃范圍內經過熱處理的樣品的銳鈦礦相的，且相對晶化程度隨著鍛燒溫度的升高而增加，樣品在700℃溫度下開始由銳鈦礦向金紅石的相轉變。
　　2.光催化降解有機物特性研究
　　通過控制不同的電沉積電壓（范圍是0～2.5V）、電鍍溶液濃度（10g/L～60g/L）、電沉積時間（5min～10min）、在空氣中熱處理升溫速率(1～6℃/min)以及煅燒溫度(30

4、0～700℃)等實驗條件，在常溫下得到鐵、鈷、鎳金屬納米線@TiO2納米管陣列。熱處理后得到可能含有鐵、鈷、鎳氧化物-金屬-TiO2納米管陣列的復合物。對亞甲基藍的光催化性能的實驗結果表明，在陽極氧化電壓40V、電沉積電壓為2V、時間為7min、熱處理升溫速率2℃/min、煅燒溫度為600℃時得到的Fe2O3-FeO-Fe-TiO2復合物光催化降解的效果最好降解速率達到5.20％。
　　3.鐵、鈷、鎳金屬納米線@TiO2納米管陣列

5、的光電轉化特性研究
　　應用電化學工作站采用循環(huán)伏安法測試了樣品的I-V曲線，I-T曲線。實驗結果表明：過渡金屬元素電沉積二氧化鈦納米管為基片制備的樣品的光電效率比純氧化鈦納米管的有一定的提高，在本實驗的條下提高了0.1毫安。在對電沉積鐵的樣品中測試發(fā)現(xiàn)，樣品的光電流活性與熱處理溫度和電沉積時間有一定的關系，而熱處理的升溫速率對電沉積鐵的氧化鈦納米管陣列的光電轉換效率沒有明顯的差異，而光電流的活性與光催化的效果基本一致，經過測試發(fā)