MWNTs-TiO-,2-復(fù)合薄膜的制備及性能研究.pdf

1、二氧化鈦薄膜具有價(jià)廉，無毒，穩(wěn)定性好且易回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境污染治理和光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域中具有十分廣泛的應(yīng)用前景。目前二氧化鈦薄膜的光催化技術(shù)已步入實(shí)用化階段，但還存在光催化活性低和太陽光利用率低等許多技術(shù)難題，而二氧化鈦薄膜的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)階段。近年來二氧化鈦薄膜的改性技術(shù)得到了快速發(fā)展，包括貴金屬沉積，過渡金屬離子摻雜，非金屬摻雜，表面光敏化和半導(dǎo)體復(fù)合等方法。本文通過將新型材料多壁碳納米管(MWNTs)引入二氧化鈦薄膜，成功

2、制備出透光性好，性質(zhì)穩(wěn)定的MWNTs/TiO2復(fù)合薄膜，并就該復(fù)合薄膜的光電轉(zhuǎn)換性質(zhì)和光催化性質(zhì)等進(jìn)行了研究。 第一，采用溶膠.凝膠法合成TiO2納米粒子膠體溶液，同時(shí)將MWNTs分散在十二烷基磺酸鈉(SDS)的水溶液中超聲形成均勻的懸濁液。采用浸漬提拉法在導(dǎo)電玻璃和載玻片上依次提拉MWNTs薄膜和TiO2薄膜，并經(jīng)過一系列處理制成銳鈦礦結(jié)構(gòu)的MWNTs/TiO2復(fù)合薄膜。 第二，通過電化學(xué)方法研究了MWNTs/TiO2

3、復(fù)合薄膜的光電轉(zhuǎn)換性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，與單一的TiO2薄膜比較，MWNTsFFiO2復(fù)合薄膜的光電壓更高，光電流更強(qiáng)。堿性電解質(zhì)對(duì)復(fù)合薄膜的光電流影響較大，中性電解質(zhì)對(duì)薄膜的光電壓影響較大，并且對(duì)可見光有了響應(yīng)。說明MWNTs的加入很好的優(yōu)化了TiO2薄膜。 第三，研究了以載玻片為基片的TiO2和MWNTs/TiO2復(fù)合薄膜的光催化性質(zhì)，結(jié)果表明MWNTs的加入大大增強(qiáng)了薄膜對(duì)甲基橙的光催化效果。酸性環(huán)境，提拉速度4.4mm/s時(shí)形

4、成五層復(fù)合膜以及450℃的煅燒溫度為MWNTs/TiO2復(fù)合薄膜的最優(yōu)化條件。直接以太陽光為光源進(jìn)行光催化實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)太陽光光催化的催化效果與光強(qiáng)有關(guān)，并且光強(qiáng)是薄膜催化效果的主要影響因素。 第四，通過光譜分析，初步研究了MWNTs對(duì)TiO2薄膜的優(yōu)化機(jī)理。結(jié)果表明MWNTs的加入除對(duì)TiO2的晶化條件和表面形貌有一定的影響之外，對(duì)TiO2的能帶結(jié)構(gòu)，缺陷狀態(tài)等都有一定的影響。初步推斷在MWNTs表面的TiO2可能與MWNTs以