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时间:2019-02-06
《掺杂氧化钛纳米线阵列制备工艺优化及其可见光催化性能》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、中文摘要本文首先在不影响所制备氧化钛fri02)纳米线可见光催化活性的基础上,对多孔氧化铝(PAA)模板的制备工艺和溶胶.电泳工艺进行了优化;然后系统研究了Ti02纳米线金属离子共掺杂、半导体掺杂以及半导体与金属离子共掺杂对Ti02可见光催化性能的影响;最后针对目前制备Ti02纳米线所采用溶胶是以钛酸丁酯为原料制备的有机体系,成本高且溶胶本身没有可见光催化性能等问题,采用了无机盐硫酸氧钛为原料制备了回流溶胶限S)。并以RS溶胶为前驱体,采用溶胶.电泳沉积技术制备成Ti02纳米线,研究了其可见光催化性能及机理。一次阳极氧化lh,二次氧化4h,
2、扩孔45min制备的模板,与传统工艺制备的模板孔径和孔深基本相同,所制备的Ti02纳米线的形貌、可见光催化活性基本相近。溶胶.电泳沉积时间控制在2.0min-2.5min之间时,既能保证模板孔洞中生成的纳米线足够长,又能保证模板表面不会形成Ti02薄膜,从而在保证较高,!比效率的同时避免了控制难度较大的打磨工艺。与单掺杂相比,金属离子共掺杂TiO:纳米线具有更高的可见光催化性能,吸收波长进一步红移,禁带宽度进一步减小。不同掺杂离子的协同作用提高了Ti02对光的利用率以及光量子效率,但不同的两种掺杂离子表现出的协同作用不同。InV04与Ti0
3、2两种半导体复合造成能级交错,实现载流子的有效分离,因而大幅度提高了Ti02的可见光催化活性。而InV04与金属离子共掺杂虽然使Ti02的吸收波长进一步红移,但并没有进一步提高其可见光催化活性。以硫酸氧钛为原料制备的RS溶胶颜色为淡黄色,透明,流动性好,酸碱度为中性,稳定性良好。RS溶胶低温制备的Ti02薄膜表面颗粒结晶度较好,晶粒呈棒状,长30,.,-50nm,长径比为2,从XRD衍射图可以看出,晶粒晶相为锐钛矿相。RS溶胶制备Ti02纳米线最佳电泳电压为5V。未掺杂Ti02纳米线具有较高的可见光催化活性,可见光照射12h,对甲基橙的降解
4、率达到81.4%,这与其表面过氧钛酸络合物的可见光敏化作用有关。掺杂后纳米线的吸收波长进一步红移,可见光催化活性进一步提高。关键词:溶胶一电泳模板法;工艺优化;氧化钛纳米线阵列;共掺杂;可见光催化活性;回流溶胶ABSTRACTInthispaper,thepreparationprocessofporousanodicalumina(PAA)templateandsol—electrophoresisprocesswereoptimizedontheprinciplethatthevisible—lightphotocatalyticact
5、ivityoftitania(Ti02)nanowirearraysdidn’tdecline.11leeffectsofmetalionCO—doping,semiconductordoping,semiconductorandmetalionCO-dopingOilthephotocatalyticactivityofTi02nanowirearraysweresystematicallystudied.AccordingtothecurrentproblemssuchasthesolweusetoprepareTi02nanowire
6、swassynthesizedbyte仃abutyltitanatecostlyandthesolitselfhasnovisible—lightphotocatalyticactivity,theinexpensivematerialinorganictitanylsulfate(TiOSOg)wasusedasrawmaterialtosynthesizerefluxedsolfRS).TheRSsolwasthenusedtoprepareTi02nanowirearraysbysol-electrophoresismethod.Th
7、ephotocatalyticactivityoftheas-preparedTi02nanowirearrayswassubsequentlystudied.TheporesizeofthePAAtemplatepreparedrespectivelybytheformerprocessandthenewprocess(anodizationprocessI:lh,anodizationprocessⅡ:4h,poreenlargingprocess:45min)wasidentical.Themorphologyandvisible—l
8、ightphotocatalyticactivityofthenanowirearraysaresimilartoo.Whenthes01.electrophoresistime
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