bifeo3tio2基纳米管阵列复合材料的制备及其光催化性能研究

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1、硕士学位论文BiFeOa／Ti02基纳米管阵列复合材料的制备及其光催化性能研究PreparationofBiFeOJTi02一BasedNanotubeArraysCompositesandTheirPhotocatalyticPerformance学号：2111墨Q塑完成Et期：2Q!垒二墅大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体

2、已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：蚴五逊趟凶型篮盐姻雏赵逝担逝垒作者签名：整史§途日期：垫缝年—L月止一日大连理工大学硕士学位论文摘要半导体光催化技术作为一种高级氧化技术，是目前解决全球环境污染问题的研究热点之一。传统的光催化剂Ti02，虽然具有价廉、低毒、稳定以及可以重复利用等优点，但是它的性能还不能满足实际应用的需求，因此如何提高其光催化性能引起了人们广泛关注。在Ti02众多

3、形态中，Ti02纳米管具有高比表面积和良好的电子传递性能，然而Ti02材料自身的两大缺陷即太阳能利用率低及光生电子．空穴易复合，限制了Ti02纳米管在实际中的应用。钙钛矿催化剂材料的代表之一BiFe03，具有独特的铁电性和铁磁极化性质。若利用铁电化合物微观固有的电场实现光生电荷的高效分离，可能会提高微区光电压强度与能量转换效率，增强Ti02材料的光活性。本文工作以Ti02纳米管阵列电极为基础，分别利用BiFe03以及掺杂金属Co的BiFeo．5Coo．503对其进行改性，并对复合催化剂的形貌、结构、光学特性、光电化学性质以及光催化降解活性

4、，进行表征和分析研究。本文围绕以上内容，主要展开了以下工作：(1)结合阳极氧化技术和电化学沉积技术制备了BiFe03／Ti02纳米管阵列复合电极，实验结果表明，负载BiFe03之后Ti02纳米管的光吸收范围发生了红移，光生电荷分离效率得到提高；复合电极显著提高了可见光区的光电流，光电转换效率相比Ti02纳米管提高了约7倍，BiFe03有效抑制了光生电子．空穴的复合。(2)采用阳极氧化技术和超声辅助浸渍沉积法联合制备了BiFe03／Ti02纳米管阵列复合电极，其光电转化效率约为原Ti02纳米管电极的4．6倍。在不同实验条件下进行了光电催化降

5、解罗丹明B的对比研究，可见光照射下复合电极对罗丹明B的催化降解效率提高了约10倍。(3)采用阳极氧化技术和真空辅助浸渍法联用制备了Co掺杂的BiFeo．5Coo．503门ri02纳米管阵列电极。结果表明，BiFeo．5Coo．503颗粒负载到Ti02纳米管的管壁以及管的端口上方，并且负载之后显著拓宽了Ti02纳米管的可见光吸收范围，有效提高了其光生电子．空穴的分离效率。此外，通过原位红外技术考察复合催化剂光催化降解三氟乙酸的活性，对比研究发现BiFeo．5Coo．503／T102纳米管材料对气相三氟乙酸有光催化降解性能，光照6h后三氟乙酸

6、的降解率约为75％，相同条件下是原Ti02纳米管电极对三氟乙酸的光催化降解率的7．5倍，降解产物含有C02。关键词：Ti02纳米管阵列；光催化；BiFe03；BiFeo．5Coo．503BiFeOJTi02基纳米管阵列复合材料的制备及其光催化性能研究PreparationofBiFeOflTi02-BasedNanotubeArraysCompositeandTheirPhotocatalyticPerformanceAbstractAsatypicaladvancedoxidationprocess，photocatalytictech

7、nologybasedonsemiconductorshasbecomeahotsubjecttoaddresstheeliminationofenvironmentalpollutantsglobally．Astllemosttraditionalphotocatalyst，Ti02ischeap，non-toxic，stableandreused．However,forthepracticalapplication，itcannotmeetallthehigh．demandingfields．Thus，theissuehowtoimp

8、roveitsphotocatalyticperformancehasarousedwidespreadconcerns．Ti02nanotubesinhenrentlyshowhighspe