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1、如今,隨著工業(yè)的快速發(fā)展,環(huán)境污染已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重,并且直接影響人們的身體健康。因此,檢測(cè)和處理有機(jī)污染物已經(jīng)引起廣泛關(guān)注。雖然我們不能夠一次性解決所有問題,但是,我們也希望為科學(xué)的保護(hù)環(huán)境盡我們的一份力量。在這篇論文中,我們所從事的二氧化鈦納米管陣列修飾應(yīng)用方面的基本研究就是為了達(dá)到這樣的目的而進(jìn)行的?;诙趸伡{米管陣列的光學(xué)/電學(xué)活性,我們通過修飾二氧化鈦納米管得復(fù)合材料以用于有機(jī)污染物的檢測(cè)和處理。
TiO2納米管
2、陣列具有高度取向、表面形貌均一、孔徑長(zhǎng)度可調(diào)、以及獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)特性。自2001年首次通過陽(yáng)極氧化法制備以來(lái),在很多領(lǐng)域如光催化與傳感得到廣泛的應(yīng)用。此外,TiO2納米管陣列還具有成本低,應(yīng)用范圍廣,低毒性,高的光催化活性以及高的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。然而,TiO2半導(dǎo)體材料禁帶寬度較高(銳鈦礦型Eg=3.2eV,金紅石型Eg=3.0eV),只對(duì)紫外光有吸收,從而限制了其在光催化上的應(yīng)用。而且,光生空穴與電子的復(fù)合可降低光轉(zhuǎn)換效率。我們通
3、過對(duì)TiO2進(jìn)行修飾制備出功能化的納米復(fù)合材料,增大它在可見光區(qū)的吸收及光電轉(zhuǎn)換效率,可以用其來(lái)檢測(cè)和處理有機(jī)污染物。研究?jī)?nèi)容具體如下:
為了增加TiO2導(dǎo)電性并降低光生空穴-電子對(duì)的復(fù)合率,我們選擇合適的窄帶隙半導(dǎo)體材料對(duì)其進(jìn)行修飾。窄帶隙半導(dǎo)體修飾的TiO2可以在太陽(yáng)光下被激發(fā)。由于所選窄帶半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶更負(fù)于TiO2導(dǎo)帶,光生電子較易從窄帶隙半導(dǎo)體的導(dǎo)帶轉(zhuǎn)移至TiO2導(dǎo)帶,然后參與還原反應(yīng)。而且,在半導(dǎo)體的價(jià)帶形成
4、光生空穴并參與氧化,這就是為什么功能化的納米TiO2復(fù)合材料能加速光生載流子的分離從而增大它的光學(xué)活性的原因。基于此,我們通過在TiO2表面修飾二元或三元異質(zhì)窄帶隙半導(dǎo)體ZnSe/TiO2 and Cu-Zn-S/TiO2來(lái)構(gòu)建新型的納米TiO2復(fù)合材料。 ZnSe納米粒子修飾的TiO2納米管陣列用于降解五氯苯酚比未修飾的TiO2納米管陣列高出35%的光催化降解能力,而Cu-Zn-S三元半導(dǎo)體修飾的TiO2納米管陣列對(duì)2,4-二氯苯氧基
5、乙酸和9-葸酸顯示出很強(qiáng)的光催化降解能力,比未修飾的TiO2納米管陣列分別高出48.2%和31.5%。
TiO2納米管優(yōu)良的物理化學(xué)以及光學(xué)性質(zhì)使得其可以在光電傳感領(lǐng)域發(fā)揮作用?;赥iO2納米管的光電性質(zhì),我們制備通過在TiO2納米管上修飾分子印記聚合物構(gòu)建了光電化學(xué)傳感器(MIP@TiO2 NTAs),實(shí)現(xiàn)了對(duì)水樣中全氟辛烷磺酸(PFOS)的測(cè)定。該傳感器具有高靈敏度,檢測(cè)限達(dá)86ng/mL。而且,這種MIP@TiO2
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