生物分級構造二氧化鈦及其光催化性能研究.pdf

1、能源與環(huán)境危機是21世紀人類面臨的巨大挑戰(zhàn)，充分利用太陽能是應對這一挑戰(zhàn)的有效方法。蝶類在幾千萬年的自然選擇中進化出了非常精美的鱗片微結構來與太陽光相互作用。通過借鑒大自然中蝶翅鱗片的精妙結構，將其與半導體光催化劑所具有的光催化性能巧妙的相互耦合，可以得到光催化性能更好的生物分級構造光催化劑，從而為充分利用太陽能解決能源與環(huán)境問題提供新的設計思路。
　　本文選取了鳳蝶科的玉斑鳳蝶（Papiliohelenus Linnaeus）、

2、綠帶翠鳳蝶（Papiliomaackii）以及斑蝶科的異型紫斑蝶（Euploeamulciber）共三種不同宏觀和微觀形貌的蝴蝶，以三氯化鈦溶液作為前軀體，使用“浸漬-煅燒”法制備了三種不同蝶翅模板的生物分級構造二氧化鈦。
　　通過XRD、FESEM、TEM、氮吸附以及UV-Vis等方法對所得產物進行了晶相與晶粒度、微觀結構、孔徑與孔分布以及光捕獲性能等一系列表征，結果表明產物均為晶粒細小均勻的單一銳鈦礦相二氧化鈦，具有適當縮小的

3、蝶翅模板的脊-孔介孔分級結構，同時產物還具有均勻分布的微孔結構，微孔孔徑約為8 nm左右、分布集中，相比無模板二氧化鈦，玉斑鳳蝶模板生物分級構造二氧化鈦和異型紫斑蝶模板生物分級構造二氧化鈦在波長小于380 nm的紫外光區(qū)光捕獲性能分別提高了35％左右，綠帶翠鳳蝶模板生物分級構造二氧化鈦在波長小于380 nm的紫外光區(qū)光捕獲性能提高了20%左右。
　　對三種不同蝶翅模板的生物分級構造二氧化鈦進行了光催化降解結晶紫實驗，并在此基礎上以

4、光催化降解結晶紫效果最好的玉斑鳳蝶蝶翅結構二氧化鈦為例進行了光解水制氫性能研究光催化分解水制氫實驗，從而測試其光催化性能,結果表明所得生物分級構造二氧化鈦可以成功的將結晶紫大分子共軛體系破壞，將其降解為水、二氧化碳及其他無污染性的有機小分子；相比無模板二氧化鈦，三種生物分級構造二氧化鈦光催化降解結晶紫的效率分別提高了4.3倍、2.6倍和1.9倍；相比無模板二氧化鈦，同樣的條件下，生物分級構造二氧化鈦的光催化分解水效率提高了7倍左右；沉積