納米TiO-,2-及其復(fù)合膜電極的制備與光電催化能研究.pdf

1、本論文主要包括TiO<,2>膜電極、TiO<,2>復(fù)合膜電極和TiO<,2>納米管電極的制備、表征及其對(duì)PCP光電催化降解,詳細(xì)內(nèi)容如下:(1)利用不同的方法制備了不同的晶相、不同結(jié)構(gòu)的TiO<,2>電極.在鈦片高溫?zé)嵫趸苽淞私鸺t石型TiO<,2>電極;利用Sol-gel法制備了納米銳鈦型TiO<,2>、Fe<,2>O<,3>/TiO<,2>及ZnO/TiO<,2>復(fù)合納米電極;利用陽(yáng)極氧化法和水熱法制備了TiO<,2>納米管電極.X

2、RD結(jié)果分析表明:熱氧化法制備的金紅石型TiO<,2>衍射峰窄,平均粒徑約40m;納米銳鈦型TiO<,2>、Fe<,2>O<,3>/TiO<,2>及ZnO/TiO<,2>的尺寸在15-20nm左右;陽(yáng)極氧化法制備的TiO<,2>納米管管徑為70-90nm左右;而熱氧化-水熱法制備的TiO<,2>納米管管徑5nm左右.(2)對(duì)上述制備電極進(jìn)行了光電化學(xué)性能研究.365nm為主波長(zhǎng)的高壓汞燈發(fā)射的紫外光作為實(shí)驗(yàn)中的光源.在0.6V外加偏壓下

3、,金紅石型TiO<,2>電極的光電流密度為0.025mA.cm<'-2>,光電轉(zhuǎn)換效率IPCE為5.3％;納米銳鈦型TiO<,2>、Fe<,2>O<,3>/TiO<,2>及ZnO/TiO<,2>復(fù)合納米電極光電流密度分別為0.03080、0.01867和0.04413mA.cm<'-2>,ZnO/TiO<,2>的光電轉(zhuǎn)換效率IPCE約25％;銳鈦TiO<,2>納米管電極的光電流密度為0.11mA.cm<'-2>,IPCE為47％,光能與

4、電能的轉(zhuǎn)換率％E<,eff>為12.2％;研究結(jié)果表明Zn<'2+>的摻雜在二氧化鈦中形成束縛光電子的中心,從而延長(zhǎng)光生電子-空穴對(duì)的壽命,并有利于其分離,因而摻雜Zn<'2+>的TiO<,2>電極光電響應(yīng)增強(qiáng);摻雜的Fe<'3+>離子取代TiO<,2>的晶格點(diǎn)陣上的Ti<'4+>,發(fā)生缺陷生成反應(yīng),造成TiO<,2>中空穴濃度(h<'+>)增大而降低其導(dǎo)帶電子的濃度,并使二氧化鈦光響應(yīng)減弱.(3)以PCP為目標(biāo)物研究了上述電極的光電催

5、化氧化性能和PCP的光電催化降解因素.以金紅石型TiO<,2>光陽(yáng)極研究了PCP的光電催化影響因素.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:PCP的光催化氧化反應(yīng)與PCP的電化學(xué)作用間有明顯的協(xié)同作用;詳細(xì)探討和分析了PCP光電催化降解的主要影響因素(包括:外加偏壓、Na<,2>SO<,4>濃度、PCPⅠ初始濃度、溶液pH值和光強(qiáng)),在給定條件下,PCP光電催化降解動(dòng)力學(xué)常數(shù)與外加偏壓、Na<,2>SO<,4>濃度和光強(qiáng)基本上呈線性相關(guān).實(shí)驗(yàn)得出了PCP光電催化