二氧化鈦納米管的制備、改性及其光催化性能的研究.pdf

1、一維的TiO2納米管，因其價(jià)格低廉、無毒性和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，被人們廣泛應(yīng)用光催化水分解制氫方面。然而，由于較大的禁帶寬度(3.0-3.2eV)和較多的電子-空穴復(fù)合中心限制了其光轉(zhuǎn)換制氫(SolarToHydrogen，STH)效率。本文探究了影響陽極氧化制備TiO2納米管(AnodicTitaniumOxide，ATO)的因素，并對ATO納米管進(jìn)行表面改性，拓寬了ATO可見光響應(yīng)范圍，進(jìn)而提高了光電催化活性。
　　首先，本文采

2、用恒壓陽極氧化法制備ATO納米管，探討了電解液組分、電壓、溫度等各個(gè)因素對ATO納米管的生長過程和納米管形貌的影響。結(jié)果表明:同樣的電解液體系，ATO納米管生長速度隨陽極氧化電壓的升高呈指數(shù)上升的趨勢，納米管的外徑則呈現(xiàn)先增加然后趨于飽和的特征;溫度主要影響ATO納米管的生長速度;電解液中的水含量是獲得較大外徑的ATO納米管的關(guān)鍵因素，水含量增多，納米管的外徑呈增大趨勢。研究了不同陽極氧化條件和測試條件對ATO納米管的光催化活性的影響，

3、確定催化活性最好的ATO納米管陽極氧化制備工藝和測試條件。
　　其次，本文在以上實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，分別采用檸檬酸三鈉還原法和NaOH沉積-沉淀法成功的將Au負(fù)載到ATO納米管上。結(jié)果顯示:檸檬酸三鈉還原法制備的Au顆粒在納米管表面分布不均勻，顆粒呈圓形，直徑較大;而NaOH沉積-沉淀法制備的金納米粒子分布均勻，且直徑較小，負(fù)載面積大。NaOH沉積-沉淀法制備的ATO-Au納米管對可見光的吸收范圍延伸至550nm，在465nm可見光下產(chǎn)生

4、的光電流密度比ATO納米管提高了15倍。
　　最后，首次采用電化學(xué)還原法H摻雜ATO納米管進(jìn)行光催化水制氫，并分析了其表面形貌、結(jié)構(gòu)以及光電催化性能。結(jié)果表明:H摻雜ATO納米管前后，納米管表面形貌和晶型未發(fā)生變化，但其拉曼發(fā)生藍(lán)移并且導(dǎo)電性增強(qiáng)，這是由于H摻雜將氧空位引入到ATO納米管中。相對于未處理的ATO納米管，H摻雜的ATO納米管在AM1.5G模擬太陽光下的光電流密度增大。入射光量子轉(zhuǎn)換效率測試表示增強(qiáng)的光電流主要?dú)w功于其