三維有序介孔TiO2微球陣列薄膜材料的貴金屬沉積與光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦作為一種廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的熱門材料，其優(yōu)點有無毒無害，性質(zhì)穩(wěn)定，低價易得，綠色環(huán)保，性能優(yōu)異等等。但在光催化的研究中，由于二氧化鈦材料本身的局限性，導(dǎo)致其對太陽光的利用率并不高。二氧化鈦光催化劑的光催化性能只能在紫外光下體現(xiàn)，這制約了二氧化鈦材料在光催化研究領(lǐng)域的發(fā)展。本文通過模板法和溶膠凝膠法，成功制備出三維有序的介孔二氧化鈦微球陣列光子晶體薄膜，并對其進(jìn)行貴金屬沉積的改性，有效提高了二氧化鈦材料在可見光下的光催化性能。主要

2、的工作如下:
　　利用無皂乳液聚合法，通過控制聚合反應(yīng)時的溫度，合成尺寸均一，單分散性良好的聚苯乙烯(PS)膠體球。以此作為模板，通過一步共組裝PS膠體球和二氧化硅前驅(qū)液，合成不同孔徑的高質(zhì)量二氧化硅反蛋白石模板。向二氧化硅反蛋白石模板填充含有介孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑P123的二氧化鈦前驅(qū)液，通過陳化和煅燒，得到不同粒徑的三維有序介孔二氧化鈦微球陣列光子晶體薄膜。由于光子晶體結(jié)構(gòu)的特性，以及介孔所帶來的比表面積的增加，使這種二氧化鈦材料的光

3、催化性能得到了大大提高。
　　通過化學(xué)還原法，利用硼氫化鈉作為還原劑，在二氧化鈦前驅(qū)液中沉積貴金屬納米顆粒，可以最終制得貴金屬沉積的三維有序介孔二氧化鈦微球陣列光子晶體薄膜。選取的貴金屬有Pt和Au兩種，初始模板粒徑為330nm。得到的Pt-TiO2材料的Pt顆粒的平均粒徑是5nm，分布較均勻。XPS顯示，Pt元素在Pt-TiO2材料中以單質(zhì)Pt存在。光催化性能測試結(jié)果表明，沉積貴金屬Pt后的介孔二氧化鈦材料在可見光下對有機(jī)染料羅

4、丹明B的降解率有明顯的提高。最佳的Pt沉積量為0.4wt％，對羅丹明B的降解率為73％。制備得到的Au沉積改性的二氧化鈦材料，Au納米顆粒的平均粒徑是7nm。XPS顯示，Au元素在Au-TiO2材料中以單質(zhì)Au存在。光催化性能測試結(jié)果表明，最佳的Au沉積量為0.4wt％，對羅丹明B的降解率為88％。而沉積Au以后對介孔二氧化鈦微球陣列材料在可見光下的光催化性能提升要優(yōu)于Pt，同樣為最佳沉積量的0.4wt％，可見光下對羅丹明B的降解率提高