半導體修飾TiO2納米管陣列的制備及應用.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)半導體納米材料作為一種優(yōu)秀的光催化劑在利用太陽能解決環(huán)境污染方面有潛在的應用價值。但是，TiO2的禁帶寬度較寬，只能吸收太陽光中的紫外光，限制了其對太陽光的有效利用。另外，TiO2還具有光生電子-空穴對的復合幾率較高等缺點，嚴重阻礙了TiO2的實際應用。近年來，眾多科研工作者一直在努力尋找解決上述問題的方法，以期提高TiO2對太陽光的利用率和它的光催化效率。其解決途徑主要有離子摻雜，貴金屬沉積和半導體修飾等方法。

2、r>　　采用電化學陽極氧化技術(shù)制備TiO2納米管陣列(TiO2NT)，由于其制備方法簡單，制備的TiO2 NT結(jié)構(gòu)均勻、高度有序、比表面積大、化學性質(zhì)穩(wěn)定和可重復使用等優(yōu)點，引起了廣泛關(guān)注。本論文以水溶液中的有機污染物的去除和葡萄糖的檢測為目的，開展了半導體修飾的TiO2 NT復合納米材料在光催化降解有機污染物和傳感器領(lǐng)域的研究應用。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)SnO2/TiO2納米管陣列(SnO2/TiO2 NT)復合材料的制

3、備、表征和光催化性能研究：采用脈沖電沉積技術(shù)制備了SnO2納米顆粒修飾的TiO2 NT，實現(xiàn)了SnO2納米顆粒在TiO2 NT表面的均勻負載。結(jié)果表明，SnO2/TiO2 NT復合材料光電流密度是未修飾的TiO2納米管陣列的2倍多。SnO2納米顆粒修飾的TiO2 NT的復合材料中，120-SnO2/TiO2 NT光催化劑的降解效率最高，在150分鐘后，酸性橙7(AO7)在光照下完全降解。
　　(2)In2S3/TiO2納米管陣列(

4、In2S3/TiO2 NT)復合材料的制備、表征和光催化性能研究：通過簡單的連續(xù)離子層吸附方法制備出了用In2S3納米顆粒修飾的TiO2 NT復合材料，并將其用于光催化降解2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-D)。相比于TiO2 NT，In2S3/TiO2NT復合材料具有更高的光電流密度和在可見區(qū)更高的光吸收。利用In2S3/TiO2 NT為光催化劑，在3小時內(nèi)對初始濃度為20.mg/L的2，4-D的降解效率為95.8％，而未修飾的TiO2

5、NT的降解效率僅為56.1％。
　　(3)CuO/TiO2納米管陣列(CuO/TiO2 NT)復合材料的制備、表征及其傳感器領(lǐng)域的應用研究：通過一種簡單的種子中間體的方法制備CuO/TiO2 NT復合材料，首先在TiO2 NT表面電沉積Cu納米顆粒，然后Cu納米顆粒在氧化溶液中氧化成CuO納米纖維后，在空氣中煅燒得到CuO/TiO2 NT。用CuO/TiO2 NT復合材料構(gòu)建了無酶傳感器進行葡萄糖的檢測。結(jié)果顯示，電極對葡萄糖的檢