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1、TiO2纳米管论文：改性TiO_2纳米管光电极制备及可见光下光电催化性能研究【中文摘要】TiO2催化剂由于其成本低、无毒、活性高、无二次污染等优点在环境保护领域被广泛应用于去除难降解有机物。然而,其存在禁带宽度过大（3.2eV）等缺陷,限制了其在污染治理中的应用。通过对TiO2进行过渡金属离子掺杂能够有效减小其禁带宽度,拓宽光谱响应范围。作为内分泌干扰物的一种,壬基酚广泛存在于洗涤剂、纺织、造纸等工业生产中,它能够长期存在于自然界中,很难被生物降解,其降解一直是国内外研究的热点和难点。本文采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管
2、光电极,通过电沉积对其进行W掺杂改性,拓宽了其光谱响应范围,研究了W/TNT光电极对壬基酚的光电催化降解效果。采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管（TNT）光电极。考察了制备电压、时间、煅烧温度等条件对TNT阵列的表面形貌和结构的影响,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能量散射X射线能谱（EDX）等手段对光电极进行了表征。以罗丹明B为目标污染物,考察了不同制备条件对TNT光电极在可见光下的光催化性能的影响。结果表明,通过调节阳极氧化过程中的参数可以实现对不同尺寸和结构的TNT光电极的可控制备。采用电化学沉积
3、的方法,以TNT阵列光电极为基体,制备了W掺杂的TiO2纳米管阵列光电极。优化了W/TNT光电极的最佳掺杂条件,考察了W/TNT光电极的光催化性能。结果表明,光电极的最佳制备条件为:沉积电压为3V、电极间距为1cm、沉积液（NH4）2WO4浓度为1.0g/L、沉积时间为10min、煅烧处理温度为550℃。W/TNT光电极的表征结果显示W的掺杂会抑制锐钛矿相TiO2晶粒的生长以及晶相转变过程;XPS图谱分析表明W元素通过掺杂进入到了TiO2晶格内部形成W-Ti-O键;WTNT光电极对可见光的光谱响应范围发生红移;改性与未改性
4、TiO2纳米管光电极对罗丹明B的降解效果表明,相对于未掺杂的TNT光电极,W/TNT光电极对罗丹明B的降解效果更优,掺杂后的光电极具有更佳的光（电）催化活性。采用W/TNT光电极在可见光下对内分泌干扰物壬基酚进行光电催化降解,考察了壬基酚光电催化降解过程中的影响因素,研究了该过程中壬基酚的矿化过程。结果表明,pH值在中性条件下,光电极对壬基酚的光电催化降解效果最佳;随着反应中壬基酚初始浓度增加,W/TNT光电极对壬基酚的降解效率逐渐下降;随着外加偏压的增加,壬基酚的光电催化降解效率逐渐增大,而外加偏压高于2.0V时,进一步
5、增加电压反而不利于壬基酚的降解;催化剂面积的增大,有利于光电极对壬基酚光电催化降解效果的提高。在壬基酚光电催化反应过程中,壬基酚分子在·OH的作用下经过一系列反应转化为中间产物,而不是被完全矿化成CO2和H2O。【英文摘要】Titaniumdioxide（TiO2）hasbeenwidelyutilizedintheenvironmentalprotectionasthephotocatalystforthedegradationoforganicpollutantsduetoitslowcost,non-toxicity
6、,excellentstabilityandwithoutsecondarypollution.However,thewidebandgapenergyofTiO2catalyst（3.2eV）limitsthisphotocatalyst’sapplicationintheprocessofenvironmentalprotection.PhotoelectrodedopingcouldeffectlydecreasethebandgapenergyofTiO2bydopingwithtransitionmetalele
7、ments,whichcouldextendtheresponseofTiO2tovisiblelight.AsoneofthetypicalEnvironmentalEndocrineDisruptors（EEDs）,NonylPhenol（NP）,hasattractedgreatattentionowingtotheirwidelyusedinthemanufacturesofdetergent,textileandpapermaking,whicharelong-standingandbio-refractoryo
8、rganiccompounds.ItisofsignificantimportancetodevelopnewtreatmenttechnologiesforthedegradationofNPintheenvironment.Inthiswork,theTiO2nanotube（TNT）photoel
