一維鈦酸納米材料的制備、表面修飾與物性研究.pdf

1、太陽(yáng)光的有效利用是解決目前能源危機(jī)和眾多環(huán)境問題(如溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、環(huán)境污染等)的最有效途徑之一。TiO2材料由于具有無(wú)毒、活性高、便宜、耐紫外光腐蝕、耐強(qiáng)酸、耐強(qiáng)堿和耐強(qiáng)氧化劑等特點(diǎn)而成為應(yīng)用前景最好的光催化劑。但是，由于TiO2的禁帶寬度較大(3.2eV)，在可見光光譜范圍內(nèi)的吸收產(chǎn)率非常微弱。因此，開發(fā)新型光催化劑材料和技術(shù)以增強(qiáng)對(duì)可見光光譜范圍的吸收成為當(dāng)前光催化劑研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)內(nèi)容。
　　 本研究工作針對(duì)一種新型

2、的TiO2基光催化材料-一維鈦酸納米帶的制備、表面修飾及其光催化增強(qiáng)效應(yīng)等方面展開研究。采用熱堿水熱法制備了寬度約為30-50nm，厚度為1-2nm、長(zhǎng)度約為幾個(gè)微米的一種新型鈦酸(H2Ti5O11·3H2O)納米帶；通過系統(tǒng)地研究合成工藝(熱堿濃度、pH值、水熱合成的時(shí)間及溫度等)對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)物的可控制備。研究表明生成尺寸較小、分布均勻、表面光滑的納米帶的最優(yōu)條件為：NaOH濃度為10M、水熱時(shí)間2D、后處理pH值為5.

3、6、水熱溫度為180℃。研究了該一維鈦酸納米帶的物理性能：(1)一維鈦酸納米帶具有較好的熱穩(wěn)定性，在溫度低于400℃時(shí)，鈦酸的物相和形貌都能穩(wěn)定存在；當(dāng)溫度高于600℃時(shí)，鈦酸物相消失，生成Na2Ti6O13相；(2)一維鈦酸納米帶在紫外可見光下具有較好的光吸收性能和催化效應(yīng)，其光催化降解產(chǎn)率為67％，而對(duì)可見光的響應(yīng)較微弱，其光催化降解產(chǎn)率僅為6％，；(3)電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能表明首次充放電容量分別為190和155mAh/g，循環(huán)20次，充

4、放電容量依然保持為108和106mAh/g，表明該材料具有良好的充放電可逆性。
　　 選取硫氫基乙酸作為有機(jī)耦合劑，將貴金屬Pt和Au納米晶沉積在一維鈦酸納米帶表面，自組裝構(gòu)成相應(yīng)的異質(zhì)結(jié)材料。沉積在一維鈦酸納米帶表面的Pt納米顆粒平均尺寸約為2.8nm，11wt％-Pt/鈦酸納米帶異質(zhì)結(jié)材料在紫外可見光照射240min后降解產(chǎn)率為98％，在可見光照射300min后降解產(chǎn)率為68.2％。沉積在一維鈦酸納米帶表面Au納米顆粒平均尺