NiO-TiO2納米帶異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備及其光催化性能的研究.pdf

1、近年來(lái)，無(wú)機(jī)納米晶體由于具有良好的結(jié)構(gòu)、獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)等方面的性能和潛在的巨大應(yīng)用價(jià)值而成為納米材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。自1991年日本學(xué)者飯島澄男發(fā)現(xiàn)碳納米管以來(lái)，一維納米材料（納米管、納米棒、納米線、納米帶、同軸納米電纜和納米線的異質(zhì)結(jié)構(gòu)）由于其獨(dú)特的物理、化學(xué)和機(jī)械等性能引起了人們的廣泛關(guān)注。一維納米結(jié)構(gòu)，由于具有高的比表面積和特殊的氧化物半導(dǎo)體特性，使得鈦酸鹽納米結(jié)構(gòu)和TiO2納米材料具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，例如廣泛應(yīng)

2、用于光催化劑、鋰離子電池、傳感器、氫的生產(chǎn)與儲(chǔ)存、太陽(yáng)能電池及生物化學(xué)等領(lǐng)域。TiO2由于本身具有價(jià)廉、無(wú)毒、穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能以及高效的光催化性能而被廣泛應(yīng)用作光催化劑。許多研究報(bào)道了二維納米結(jié)構(gòu)、零維（量子點(diǎn)）及一維納米結(jié)構(gòu)等異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備及應(yīng)用，這些材料顯示出不同尋常的光學(xué)和結(jié)構(gòu)特性。
　　 TiO2納米帶具有大的表面積，并且長(zhǎng)徑比很高，是一種極具前途的光催化材料。然而由于光活性點(diǎn)有限，并且光生電子-空穴對(duì)極易結(jié)合在一起，

3、從而導(dǎo)致其光催化效率很低。本研究是在采用水熱法制備了鈦酸（H2Ti3O7）納米帶、腐蝕的H2Ti3O7納米帶、二氧化鈦（TiO2）納米帶以及腐蝕的TiO2納米帶的基礎(chǔ)上，分別利用化學(xué)共沉淀法、化學(xué)溶液沉積解析法將p-型NiO納米顆粒負(fù)載在n-型TiO2納米帶上形成NiO/TiO2納米帶異質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料將廣泛應(yīng)用于光催化劑、氣體傳感器、太陽(yáng)能電池和其它電子設(shè)備等領(lǐng)域。
　　 本研究的主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　

4、 （1）以商品級(jí)TiO2（P-25）為原料，10 MNaOH溶液作為反應(yīng)的溶劑，采用水熱法合成鈦酸（H2Ti3O7）納米帶和二氧化鈦（TiO2）納米帶。
　　 （2）經(jīng)過(guò)0.02 M硫酸溶液腐蝕并且100 ℃熱處理12 h后得到腐蝕的H2Ti3O7納米帶，然后于600 ℃煅燒2 h得到腐蝕的TiO2納米帶。
　　 （3）通過(guò)在室溫下降解甲基橙溶液對(duì)TiO2納米帶和腐蝕的TiO2納米帶的光催化性能進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)

5、12 h腐蝕的TiO2納米帶的光催化性能優(yōu)于未腐蝕的純TiO2納米帶。
　　 （4）在采用水熱法制備了二氧化鈦（TiO2）納米帶的基礎(chǔ)上，通過(guò)在TiO2納米帶表面生長(zhǎng)第二相（NiO），形成NiO/TiO2納米帶異質(zhì)結(jié)構(gòu)。利用化學(xué)共沉淀法將p-型NiO納米顆粒負(fù)載在n-型TiO2納米帶上，合成出了納米p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiO納米顆粒/TiO2納米帶（記為NiO NP/TiO2 NB）。另外，將化學(xué)共沉淀法和酸腐蝕法相結(jié)合，制備了納米p

6、-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiO納米顆粒/腐蝕TiO2納米帶（記為NiO NP/TiO2 SC NB）。
　　 （5）在采用水熱法制備了鈦酸（H2Ti3O7）納米帶和腐蝕的H2Ti3O7納米帶的基礎(chǔ)上，用化學(xué)溶液沉積解析法將p-型NiO納米顆粒負(fù)載在n-型TiO2納米帶上，合成出了納米p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiO納米顆粒/TiO2納米帶（記為NiO NP/TiO2 NBs）和納米p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiO納米顆粒/腐蝕的TiO2納米帶（記為NiO NP/T