Bi2O3-TiO2納米管陣列薄膜的制備及其可見(jiàn)光催化性能研究.pdf

1、近年來(lái)水污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，半導(dǎo)體光催化降解技術(shù)為處理低濃度、難降解的有機(jī)污染物提供了有效的途徑。TiO2作為研究最為廣泛的光催化劑，有兩大局限性，即對(duì)太陽(yáng)光的利用率低和光生電子/空穴易復(fù)合。因此，對(duì)TiO2進(jìn)行改性和開(kāi)發(fā)新型可見(jiàn)光響應(yīng)光催化劑成為研究熱點(diǎn)。Bi2O3帶隙較窄，能夠在可見(jiàn)光照射下迅速響應(yīng)，氧化能力強(qiáng)，是一種理想的可見(jiàn)光催化劑。將TiO2與可見(jiàn)光響應(yīng)的Bi2O3組裝可以獲得高可見(jiàn)光催化活性的復(fù)合光催化劑。
　　本文采用

2、兩步陽(yáng)極氧化法制備高度有序的TiO2納米管陣列（以下簡(jiǎn)稱TNTAs）薄膜，研究H2O含量、二次氧化時(shí)間和熱處理溫度等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)形貌及光催化性能的影響，確定了最佳制備條件為H2O含量3.0vol％，二次氧化時(shí)間2h，熱處理溫度550℃。采用溶膠凝膠法制備Bi2O3，研究了HNO3和PEG200對(duì)結(jié)構(gòu)和光催化性能的影響，確定了HNO3和PEG200的最佳用量分別為3.2mL和3.5mL。
　　以TNTAs為基體，采用浸漬-分解法組裝B

3、i2O3，制備Bi2O3/TNTAs薄膜，研究了Bi2O3溶膠濃度、真空度和熱處理溫度對(duì)薄膜形貌及光催化性能的影響，確定了最佳制備條件。采用了SEM、XRD、XPS和UV-Vis等多種表征方法對(duì)Bi2O3/TNTAs薄膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了分析，探討了微觀結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)光譜匹配性及光催化性能的內(nèi)在關(guān)系，最后對(duì)可能的光催化機(jī)理進(jìn)行了討論。結(jié)果表明，Bi2O3/TNTAs薄膜中Bi2O3和TiO2為主相，但是二者并不只是簡(jiǎn)單的復(fù)合，而是在二者之間

4、發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了Bi4Ti3O12相。TNTAs經(jīng)過(guò)與Bi2O3的有效組裝，其光吸收閾值由420nm增大至515nm，帶隙由2.96eV減小至2.40eV。可見(jiàn)光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與純TNTAs相比（23.0%），Bi2O3/TNTAs薄膜的可見(jiàn)光催化活性（93.5%）有明顯提高。光催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析表明，該光催化反應(yīng)為準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)，Bi2O3/TNTAs薄膜的反應(yīng)速率為T(mén)NTAs的16倍。機(jī)理分析認(rèn)為，可見(jiàn)光催化活性的提高主要可以歸