改性二氧化鈦納米管在環(huán)境污染物檢測和處理方面的應(yīng)用(英文版).pdf

1、如今，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染已經(jīng)越來越嚴(yán)重，并且直接影響人們的身體健康。因此，檢測和處理有機污染物已經(jīng)引起廣泛關(guān)注。雖然我們不能夠一次性解決所有問題，但是，我們也希望為科學(xué)的保護環(huán)境盡我們的一份力量。在這篇論文中，我們所從事的二氧化鈦納米管陣列修飾應(yīng)用方面的基本研究就是為了達到這樣的目的而進行的。基于二氧化鈦納米管陣列的光學(xué)/電學(xué)活性，我們通過修飾二氧化鈦納米管得復(fù)合材料以用于有機污染物的檢測和處理。
　　 TiO2納米管

2、陣列具有高度取向、表面形貌均一、孔徑長度可調(diào)、以及獨特的電學(xué)、光學(xué)特性。自2001年首次通過陽極氧化法制備以來，在很多領(lǐng)域如光催化與傳感得到廣泛的應(yīng)用。此外，TiO2納米管陣列還具有成本低，應(yīng)用范圍廣，低毒性，高的光催化活性以及高的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點。然而，TiO2半導(dǎo)體材料禁帶寬度較高（銳鈦礦型Eg=3.2eV，金紅石型Eg=3.0eV），只對紫外光有吸收，從而限制了其在光催化上的應(yīng)用。而且，光生空穴與電子的復(fù)合可降低光轉(zhuǎn)換效率。我們通

3、過對TiO2進行修飾制備出功能化的納米復(fù)合材料，增大它在可見光區(qū)的吸收及光電轉(zhuǎn)換效率，可以用其來檢測和處理有機污染物。研究內(nèi)容具體如下:
　　 為了增加TiO2導(dǎo)電性并降低光生空穴-電子對的復(fù)合率，我們選擇合適的窄帶隙半導(dǎo)體材料對其進行修飾。窄帶隙半導(dǎo)體修飾的TiO2可以在太陽光下被激發(fā)。由于所選窄帶半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶更負(fù)于TiO2導(dǎo)帶，光生電子較易從窄帶隙半導(dǎo)體的導(dǎo)帶轉(zhuǎn)移至TiO2導(dǎo)帶，然后參與還原反應(yīng)。而且，在半導(dǎo)體的價帶形成

4、光生空穴并參與氧化，這就是為什么功能化的納米TiO2復(fù)合材料能加速光生載流子的分離從而增大它的光學(xué)活性的原因。基于此，我們通過在TiO2表面修飾二元或三元異質(zhì)窄帶隙半導(dǎo)體ZnSe/TiO2 and Cu-Zn-S/TiO2來構(gòu)建新型的納米TiO2復(fù)合材料。 ZnSe納米粒子修飾的TiO2納米管陣列用于降解五氯苯酚比未修飾的TiO2納米管陣列高出35％的光催化降解能力，而Cu-Zn-S三元半導(dǎo)體修飾的TiO2納米管陣列對2，4-二氯苯氧基

5、乙酸和9-葸酸顯示出很強的光催化降解能力，比未修飾的TiO2納米管陣列分別高出48.2％和31.5％。
　　 TiO2納米管優(yōu)良的物理化學(xué)以及光學(xué)性質(zhì)使得其可以在光電傳感領(lǐng)域發(fā)揮作用?；赥iO2納米管的光電性質(zhì)，我們制備通過在TiO2納米管上修飾分子印記聚合物構(gòu)建了光電化學(xué)傳感器(MIP@TiO2 NTAs)，實現(xiàn)了對水樣中全氟辛烷磺酸(PFOS)的測定。該傳感器具有高靈敏度，檢測限達86ng/mL。而且，這種MIP@TiO2