Bi2O3-TiO2納米管陣列薄膜的制備及其可見光催化性能研究.pdf

1、近年來水污染問題日益嚴峻，半導體光催化降解技術(shù)為處理低濃度、難降解的有機污染物提供了有效的途徑。TiO2作為研究最為廣泛的光催化劑，有兩大局限性，即對太陽光的利用率低和光生電子/空穴易復合。因此，對TiO2進行改性和開發(fā)新型可見光響應光催化劑成為研究熱點。Bi2O3帶隙較窄，能夠在可見光照射下迅速響應，氧化能力強，是一種理想的可見光催化劑。將TiO2與可見光響應的Bi2O3組裝可以獲得高可見光催化活性的復合光催化劑。
　　本文采用

2、兩步陽極氧化法制備高度有序的TiO2納米管陣列（以下簡稱TNTAs）薄膜，研究H2O含量、二次氧化時間和熱處理溫度等實驗條件對形貌及光催化性能的影響，確定了最佳制備條件為H2O含量3.0vol％，二次氧化時間2h，熱處理溫度550℃。采用溶膠凝膠法制備Bi2O3，研究了HNO3和PEG200對結(jié)構(gòu)和光催化性能的影響，確定了HNO3和PEG200的最佳用量分別為3.2mL和3.5mL。
　　以TNTAs為基體，采用浸漬-分解法組裝B

3、i2O3，制備Bi2O3/TNTAs薄膜，研究了Bi2O3溶膠濃度、真空度和熱處理溫度對薄膜形貌及光催化性能的影響，確定了最佳制備條件。采用了SEM、XRD、XPS和UV-Vis等多種表征方法對Bi2O3/TNTAs薄膜的結(jié)構(gòu)和性能進行了分析，探討了微觀結(jié)構(gòu)、太陽光譜匹配性及光催化性能的內(nèi)在關(guān)系，最后對可能的光催化機理進行了討論。結(jié)果表明，Bi2O3/TNTAs薄膜中Bi2O3和TiO2為主相，但是二者并不只是簡單的復合，而是在二者之間

4、發(fā)生了化學反應產(chǎn)生了Bi4Ti3O12相。TNTAs經(jīng)過與Bi2O3的有效組裝，其光吸收閾值由420nm增大至515nm，帶隙由2.96eV減小至2.40eV?？梢姽獯呋瘜嶒灲Y(jié)果表明，與純TNTAs相比（23.0%），Bi2O3/TNTAs薄膜的可見光催化活性（93.5%）有明顯提高。光催化反應動力學分析表明，該光催化反應為準一級反應，Bi2O3/TNTAs薄膜的反應速率為TNTAs的16倍。機理分析認為，可見光催化活性的提高主要可以歸