納米復(fù)合結(jié)構(gòu)二氧化鈦光催化薄膜.pdf

1、TiO<,2>化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,無(wú)毒,在紫外光照射下產(chǎn)生的光生空穴氧化能力強(qiáng),是一種極有應(yīng)用前景的光催化劑.由于TiO<,2>光生電子.空穴對(duì)易復(fù)合以及對(duì)太陽(yáng)光能量利用有限等缺點(diǎn),限制了這種光催化劑的實(shí)際應(yīng)用.本文研究復(fù)合納米結(jié)構(gòu)對(duì)TiO<,2>光催化效率的影響:1)雙氧水氧化鈦片1 h,制備了納米TiO<,2>多孔基體,而后在這種多孔基體上旋涂復(fù)合溶膠-凝膠TiO<,2>,形成多層納米TiO<,2>復(fù)合薄膜;2)雙氧水氧化鈦片72 h,制

2、備了TiO<,2>納米棒陣列基體,采用溶膠-凝膠浸漬滲透工藝制備了TiO<,2>納米顆粒嵌入TiO<,2>納米棒陣列基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜.考察了兩種復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和光催化降解羅丹明B的活性,探討了形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)合對(duì)提高薄膜的光催化活性作用的機(jī)理. 以納米TiO<,2>多孔基體為載體比作為對(duì)比的酸洗鈦片基體為載體制備的多層復(fù)合薄膜具有更好的光催化活性.室溫光致發(fā)光(PL)譜表征顯示多孔基體上制備的多層復(fù)合薄膜光生電子-空穴對(duì)易分離,

3、由于多孔基體層與旋涂層制備工藝的差異,而且XRD估算它們的晶粒尺寸也存在差異,這些因素導(dǎo)致的多孔基體層與旋涂層能帶差異是多孔基體上制備的多層復(fù)合薄膜光生電子.空穴易分離,光催化活性高的可能原因;納米TiO<,2>多孔基體上旋涂復(fù)合溶膠-凝膠TiO<,2>,隨旋涂層厚度的增加,UV-Vis吸收譜表明多層復(fù)合薄膜對(duì)紫外光的吸收能力逐漸增強(qiáng),而光催化活性先升高后降低,旋涂3層溶膠-凝膠TiO<,2>的多層復(fù)合薄膜具有最高關(guān)催化活性.室溫PL譜

4、表征發(fā)現(xiàn)光生電子.空穴分離效果先變好,后隨旋涂層厚度增加又變差,旋涂3層溶膠-凝膠TiO<,2>的多層復(fù)合薄膜光生電子-空穴對(duì)分離效果最好;在TiO<,2>溶膠中摻入了不同量市售Degussa P25 TiO<,2>納米粉,發(fā)現(xiàn)P25摻入量越大,整體上復(fù)合薄膜的光催化活性也越好;TiO<,2>溶膠中添加PEG 2000,場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡表征發(fā)現(xiàn),PEG 2000的添加可以減輕復(fù)合薄膜的表面龜裂程度,獲得完整性較好的薄膜,但是,為徹底

5、去除薄膜中的PEG,采用了相對(duì)較高的熱處理溫度,從而導(dǎo)致TiO<,2>晶粒長(zhǎng)大,使得制備的復(fù)合薄膜光催化活性并不理想. 采用浸漬滲透溶膠一凝膠技術(shù)制備了TiO<,2>納米顆粒嵌入TiO<,2>納米棒陣列基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜.X射線(xiàn)衍射結(jié)果顯示,納米棒陣列為金紅石與銳鈦礦的混晶結(jié)構(gòu),而溶膠一凝膠獲得的TiO<,2>為純銳鈦礦結(jié)構(gòu).場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察表明TiO<,2>納米顆粒嵌入到納米棒陣列間隙中.PL發(fā)射譜表明,復(fù)合構(gòu)造薄膜的