碳納米管-金屬氧化物復(fù)合光催化劑的制備及性能研究.pdf

1、在新興的納米碳材料中，碳納米管（Carbon nanotubes,CNTs）以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能而備受矚目，是構(gòu)建納米復(fù)合材料的理想選擇。許多研究將CNTs與金屬氧化物等無機(jī)材料復(fù)合，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于單體材料的性能?？紤]到當(dāng)今社會(huì)的環(huán)境污染與能源危機(jī)等問題，本論文致力于以較為溫和簡便的方法將TiO2、ZnO等光催化性能優(yōu)異的半導(dǎo)體材料與CNTs復(fù)合，以實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)越的光催化性能。據(jù)此，論文主要制備了CNT/TiO2、CNT/TiO

2、2/ZnO等復(fù)合材料，并研究此系列材料光催化降解有機(jī)染料的性能。主要研究內(nèi)容如下：
　　以TiOSO4為前驅(qū)原料，在接近室溫的條件下，以化學(xué)浴沉積的方法將CNTs與TiO2復(fù)合。通過調(diào)節(jié)前驅(qū)物濃度和反應(yīng)溫度，分別實(shí)現(xiàn)了金紅石型和銳鈦礦型TiO2在CNTs表面的均勻負(fù)載，其中高酸度低溫環(huán)境有利于簇狀金紅石型TiO2在CNTs表面的負(fù)載，而低酸度稍高溫度則易于形成銳鈦礦型TiO2在CNTs表面的包裹。經(jīng)過TiO2的修飾后，CNTs的比

3、表面積和介孔含量皆獲得了大幅提升。
　　在化學(xué)浴沉積制備CNT/銳鈦礦型TiO2復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，制備了不同CNTs摻雜量的CNT/TiO2復(fù)合物，再分別經(jīng)過400℃的煅燒和180℃甲醇溶劑熱這兩種熱處理，得到了兩類CNT/TiO2復(fù)合光催化材料。通過復(fù)合材料在有無紫外光照下催化降解羅丹明B（Rhodamine B,RhB）的測試，確定了CNTs在復(fù)合樣品中的最優(yōu)含量（約為6％），并發(fā)現(xiàn)煅燒后的樣品在有紫外光存在條件下的光催化效果

4、優(yōu)于溶劑熱處理后的樣品，而在可見光照下，后者優(yōu)于前者。
　　通過兩步溶液法制備了以ZnO為主體的CNT/TiO2/ZnO三元復(fù)合光催化材料，即先以化學(xué)浴沉積的方法制備了CNT/銳鈦礦TiO2復(fù)合物，再以溶劑熱的方法實(shí)現(xiàn)了纖鋅礦ZnO納米顆粒的負(fù)載。對(duì)羅丹明B的降解實(shí)驗(yàn)表明，CNT/TiO2/ZnO三元光催化劑較CNT/ZnO和TiO2/ZnO這兩種二元光催化劑以及ZnO的光催化效率有了大程度的提升，尤其是在紫外光照條件下。這一結(jié)果