石墨烯-氮摻雜二氧化鈦納米管的制備與光電性能研究.pdf

1、銳鈦礦TiO2的禁帶寬度為3.2eV，以TiO2為主的光催化劑只能吸收利用太陽光中的紫外線光部分，而太陽光中占90％以上的可見光部分卻不能充分利用，不利于處理量大且濃度高的工業(yè)廢水和廢氣。通過離子注入技術(shù)把氮離子注入鈦基底淺層表面，再陽極氧化制得氮摻雜的TiO2納米管，降低帶隙，使光響應向大波長范圍移動。在TiO2納米管表面，將石墨烯等具備電子儲存能力的材料通過電沉積途徑與TiO2納米管陣列薄膜相復合，石墨烯的優(yōu)越導電能力能夠減少光電子

2、-空穴對復合。通過SEM、XRD、XPS等表征方法對所制備樣品的元素及結(jié)構(gòu)表面形貌，等進行表征，通過對甲基橙溶液光照條件降解的實驗，研究了不同改性條件的TiO2納米材料光催化活性的變化。
　　(1)采用預先對鈦片進行氮離子注入再陽極氧化的方法，成功制備得到氮摻雜的TiO2納米管。該方法能夠有效縮短TiO2納米管制備的陽極氧化時間，并且不會影響TiO2納米管整齊的陣列結(jié)構(gòu)。通過光電流密度測試，可以確定氮摻雜能顯著提高紫外光（可見光）

3、輻射下TiO2納米管的的光電流密度。并且隨著氮注入劑量增加，光電流密度呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，注入劑量為1×1017ions/cm2時光電流密度達到極值。這表明引入氮離子作為雜質(zhì)離子更傾向于形成電子俘獲中心，這種電子俘獲中心能抑制光電子和空穴對的復合，提高分離效率。純的TiO2納米管的帶隙為3.2eV，對可見光幾乎沒有響應，因此氮摻雜的TiO2納米管在可見光下光電流的提高則能反應出雜質(zhì)能帶的產(chǎn)生。
　　(2)以預先陽極氧化得到的T

4、iO2納米管作為陽極，Pt片作為對電極，通過電化學沉積法制備GO-TiO2納米管，此法具有沉積速率高，厚度容易控制，統(tǒng)一性高，操作簡單，對環(huán)境無污染等優(yōu)點。對得到的GO-TiO2納米管進行了光催化測試，電沉積時間30min的GO修飾TiO2納米管對甲基橙的降解速率最高，經(jīng)過90min的紫外光照射，90.6％的甲基橙被降解，是純TiO2樣品降解的1.5倍，而在可見光照射下，光催化性能提高更為顯著，120min可見光照射甲基橙降解率達到46