TiO2及TiO2-碳質(zhì)材料復(fù)合物的制備及其催化性能的研究.pdf

1、由于高比表面積、優(yōu)良的光致催化活性以及良好的生物兼容性，TiO2納米材料在酶固載、光催化和光伏領(lǐng)域中受到極大的關(guān)注。然而，目前對(duì)于具有高電化學(xué)活性的特殊納米結(jié)構(gòu)TiO2 薄膜及其酶固載幾乎沒(méi)有報(bào)道。另外，當(dāng)TiO2納米材料作為光催化劑使用時(shí)，其光催化效率較低，并且納米TiO2 粉體也難以回收。針對(duì)這些問(wèn)題，我們采用液相沉積法分別制備了SDS 摻雜的TiO2 薄膜、CNTs-TiO2 復(fù)合薄膜及氧化石墨烯-TiO2 復(fù)合物，并研究其電催化

2、和光催化性能。
　　 本研究以表面活性劑十二烷基磺酸鈉(SDS)同時(shí)作為摻雜劑和結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑，以(NH4)2TiF6 為T(mén)iO2 前軀體，采用液相沉積方法，在室溫下制備SDS 摻雜的TiO2 薄膜。SEM分析表明：該薄膜由底層的TiO2納米顆粒層和上層的TiO2納米片層組成，上層的TiO2納米片垂直于基底表面，且自組裝成花狀結(jié)構(gòu)。SDS的濃度對(duì)TiO2 形狀的轉(zhuǎn)換起到了關(guān)鍵作用。低濃度SDS 時(shí)，基底表面只有TiO2 顆粒產(chǎn)生；高

3、濃度的SDS有利于TiO2納米片的形成。制備TiO2納米片的最佳溫度為30 oC。SDS 摻雜后，TiO2的循環(huán)伏安圖中羥基化的Ti(IV)的還原峰明顯增強(qiáng)。此外，SDS-TiO2 薄膜可以作為良好的載體用于固定血紅蛋白(Hb)，并且該電極對(duì)H2O2 有良好的電催化還原活性。作為分析H2O2的電化學(xué)傳感器，固定Hb的薄膜電極對(duì)0.003 至1.5mM 范圍內(nèi)的H2O2 具有良好的線性關(guān)系，檢出限為1.0 μM。采用浸漬-提拉和液相沉積兩

4、步法制備了碳納米管(CNTs)和TiO2的復(fù)合物薄膜，并通過(guò)甲基橙的降解研究了復(fù)合薄膜的光電催化性質(zhì)。結(jié)果表明，CNTs 能夠顯著減小TiO2 薄膜的電荷轉(zhuǎn)移電阻，提高薄膜在紫外光照時(shí)的光電流響應(yīng)。CNTs-TiO2 復(fù)合薄膜的光電催化性能可以通控制制備時(shí)的沉積時(shí)間、煅燒溫度等參數(shù)調(diào)節(jié)。沉積時(shí)間和煅燒溫度分別為1 h和450 oC，復(fù)合薄膜的光電催化活性最高。此時(shí)，復(fù)合薄膜在90 min 內(nèi)可將10 mg/L 甲基橙降解95％，遠(yuǎn)高于單

5、純TiO2 薄膜60％的降解率。基于液相沉積法提出了一種在氧化石墨烯表面原位沉積TiO2納米粒子制備高效光催化劑的簡(jiǎn)單方法。本方法的最主要的優(yōu)點(diǎn)在于：納米TiO2 顆粒在氧化石墨烯片表面組裝得到微米尺寸的光催化劑，該催化劑可以通過(guò)簡(jiǎn)單過(guò)濾而分離。SEM和BET等表征表明：二維多孔結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯-TiO2 復(fù)合物比表面積為80 m2/g，明顯高于P25和相同方法制備的TiO2。氧化石墨烯-TiO2 極高的光催化受煅燒溫度、氧化石墨烯含量