论文部分内容阅读
半导体材料的光敏特性在可持续绿色能源发展与环境污染治理方面具有广泛的应用前景。但是,TiO2较高的光生电子.空穴对复合几率、较低的太阳光利用率等技术问题又严重阻碍着TiO2光催化材料的商业化进程。基于此本文在TiO2纳米管阵列的制备与改性上做了如下工作:
1.发展了一种二元二次阳极氧化制备管管问独立(Free-standing)且高度有序的TiO2纳米管阵列的方法。采用更为有效并且简单易行的润湿.热分解法(Wetting-thermal decomposition route)将平均尺寸小、粒径分布窄且处于金属态的Ag纳米颗粒均匀地负载于TiO2纳米管的内外表面。此外我们还采用原位还原、无电沉积方法,获得了铁/铁氧化合物絮状微/纳结构修饰的TiO2纳米管阵列。
2.针对微纳阵列电极的光、电化学催化活性测试,自行设计并制作了光电化学反应池(Photo-Electrochemical Reaction Cell,PECHRC)。以亚甲基蓝有机染料和五氯苯酚(PCP)溶液为目标降解物,对新合成的Ag/TiO2-纳米管阵列复合结构的光催化性能做了测试；在水基电解液中,对此种纳米阵列电极的循环伏安特性(Cyclic Voltammetry,C-V)和电化学阻抗谱(Electrochemical ImpedanceSpectroscopy,EIS)进行了表征与分析。
3.基于TiO2纳米管阵列结构的光/电化学催化行为的分析,总结出了Ag纳米颗粒对一维TiO2纳米材料表面改性所起的主要作用:1)较大尺寸的Ag纳米颗粒在光催化反应的初始阶段起到电荷“蓄水池”的作用;2)贵金属颗粒与TiO2间费米能级差异,导致Ag纳米颗粒在光/电化学过程中能均可以成为有效的电荷转移中心；3)Ag纳米颗粒可以在提高TiO2表面电子传输速率的同时明显抑制TiO2电子.空穴的复合机率；4)贵金属纳米颗粒的本征催化活性有益于整个体系催化能力的提高。
作为TiO2纳米材料表面改性的重要手段,我们对金属/金属氧化物在TiO2纳米管阵列表面修饰的研究可望为其在可持续能源发展与环境污染治理方面的应用提供重要实验依据。