tio2纳米管阵列薄膜的制备及其光催化性能研究

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1、Tioz纳米管阵列薄膜的制备及其光催化性能研究摘要随着社会的发展．环境污染问题越来越严重并逐渐受到人们的广泛重视。近年来，采用半导体催化材料解决这一问题成为科学家们的研究热点，其中，半导体TiOz纳米材料因无毒、资源丰富、稳定性好和氧化性强等优点成为纳米催化材料领域的研究热点。传统的纳米Ti02粉体因在使用中易团聚难回收．容易对环境造成二次污染的缺点，限制了其在光催化领域中的应用。本文采用阳极氧化法在钛表面制各的Ti02纳米管阵列薄膜解决了传统纳米材料的缺点，并通过溶液浸渍法实现了ce卜、Gd3+对Ti02纳

2、米管的有效掺杂，具体实验内容如下：1采用阳极氧化法在钛表面制各出具有一维结构的Ti02纳米管阵列，用场发射扫描电镜FESEM观察Ti02纳米管的形貌，用XRD铡试纳米管的结构晶型。考察了氧化电压、水浴温度、F浓度、退火温度等工艺参数对产物形貌和晶型结构的影响，从理论上阐述了氧化电压、水浴温度和F。浓度对纳米管管径和管壁的影响。退火温度影响Ti02纳米管的形貌和晶相，在较低温度下退火后仍保持管状形貌，680"C下管状结构坍塌。随着退火温度的升高，首先出现锐钛矿相，在较高的温度下会出现金红石相，并随着盒红石相含量

3、的增加，锐钛矿相含量减少，在800℃下主要存在金红石相。2研究了各个工艺参数下制各的Ti02纳米管对甲基橙的降解率，得到制备Ti02纳米管的最佳工艺参数为氧化电压30V、水浴温度为30"C和NH4F的浓度为05wt％，在该电解液中氧化1h得到的Ti02纳米管管径约为80。100nm，管长约为4891．tm。此外还考察了退火温度、甲基橙溶液的不同切始浓度和不同pH对Ti02纳米管光催化活性的影响．研究表明，在550"C退火处理的纳米管在溶液浓度和pH分别为10mg／L和3的甲基橙溶液中具有最好的光催化活性。在紫

4、外光下光照4h对甲基橙的降解率为764％3用溶液浸渍法制备稀土离子ce”和Gd”掺杂ft,'3Ti02纳米管，通过对甲基橙的光催化降解表明，掺杂离子的溶液浓度有一最佳值，Ce(NOj)3}flGd(N03)髂液的浓度都为001mol／L。与纯Ti02纳米管对甲基橙的降解率相比，在该浓度下制备的两种掺杂Ti02纳米管对甲基橙溶液的降解率分别提高了182％和162％，改性程度Ce3％Gd3。。利用xRD、SEM、EDS等表征手段对最佳掺杂量的Tj02进行分析，EDs分析测得溶液浸渍法可以成功的将ce”、Gd弘掺入

5、到Ti02纳米管中，Ce原子和Gd原子相对于Ti原子的含量分别为1．22％{f1047％。由于铈和钆的含量非常少．xRD图谱中没有检测到铈和CLfiq氧化物存在。FESEM[雪中可看出稀土离子的掺入不影响Ti02纳米管的形貌，管内径大约为80·100nma美键词：T-0：纳米管阵列：阳极氧化；光催化：Ge“掺杂：Gd3掺杂SynthesisandinvestigationofTi02nanotubearraysfiIrrlsandtheirphotocataIyticactivityAbstractWitht

6、hedevelopmentofthesociety．ettvirortraentalpottut[onbecomeoneofthehotspotspeoplepaywidespreadattentiontoenvironmentalprotectionfieldInrecentyears．scientistsfocusonthesemiconductorcatalyticmaterialtosolvethisproblem，whichisnon-toxic，richresources．stabilizatio

7、nandhighactivityHowever．theapplicationoftraditionalnano—Ti02powderislimitedduetoitsagglomerationintheriseanddifficultrecoveryaftertheiise．besidessecondarypollutioncausedtotheenvironmentisanothershortcomingInthispaper，tosolvetheshortcomingsofthetraditionalna

8、nomaterials，wefabricatedtheTi02nanotubearraysfilmontitaniumbyanodicoxidation．andCen．Gd卜wereeffectivedopedTi02nanotubesbytheimpregnationmethodtheexperimentalresultsal-easfollows：1Theone-dimensionalstruc