硼-鈷共摻雜TiO2納米管陣列的制備及光電催化性能研究.pdf

1、本文針對(duì)TiO2光催化劑對(duì)太陽(yáng)光利用率較低、光生電子和空穴復(fù)合率偏高等問(wèn)題，采用陽(yáng)極氧化法，以TiO2納米管陣列為研究對(duì)象，利用FE-SEM、XPS、XRD、DRS等現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)，系統(tǒng)地研究了硼與鈷摻雜對(duì)納米管陣列光催化性能的影響。
　　通過(guò)調(diào)整電解液中氟硼酸鈉的濃度，采用陽(yáng)極氧化法在制備TiO2納米管陣列的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行硼元素?fù)诫s，場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)結(jié)果表明：納米管的厚度約為15nm，管長(zhǎng)約為950nm，在電解液中加入

2、氟硼酸鈉對(duì)TiO2納米管陣列的形貌影響不大。X射線光電子能譜(XPS)分析表明：B原子摻雜進(jìn)入TiO2晶格中，以Ti-B-O鍵存在。X射線衍射（XRD）以及紫外可見(jiàn)漫反射（DRS）分析結(jié)果表明：硼摻雜的TiO2主要以銳鈦礦相存在；摻雜后TiO2納米管的吸收光譜拓寬至可見(jiàn)光區(qū)，同時(shí)提高了在紫外光區(qū)的吸收；硼摻雜量為0.52at.％時(shí)TiO2納米管陣列對(duì)可見(jiàn)和紫外光吸收最大，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，光電流密度以及對(duì)甲基橙溶液的處理率均高于其他摻雜

3、量。
　　采用離子交換法在硼摻雜TiO2納米管陣列上制備硼-鈷共摻雜TiO2納米管陣列。結(jié)果表明：當(dāng)加入醋酸鈷濃度為0.02mol/L時(shí)制備的硼-鈷共摻雜TiO2納米管陣列具有最佳的光吸收性能和光電催化活性，F(xiàn)E-SEM結(jié)果表明：鈷元素的摻雜對(duì)TiO2納米管陣列的形貌影響不大，XPS、XRD和DRS分析結(jié)果表明：鈷元素在硼摻雜TiO2納米管陣列上主要以CoO的形式存在，鈷元素的摻入使硼摻雜TiO2納米管陣列的光電穩(wěn)定性和光響應(yīng)性能

4、均有所提高；和未摻雜TiO2納米管陣列相比，紫外光下對(duì)甲基橙的去除率提高了52.3%，可見(jiàn)光下提高了28.1%；與硼摻雜TiO2納米管陣列相比，紫外光下提高了14.1%，可見(jiàn)光下提高了16.6%。
　　本文主要對(duì)TiO2納米管陣列協(xié)同γ輻射處理廢水的可行性進(jìn)行了初步的探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：TiO2納米管陣列的存在明顯提高了廢水的降解率。當(dāng)pH值為3、硫酸鈉濃度為0.4 mol/L時(shí)，TiO2納米管陣列和γ輻射協(xié)同處理甲基橙染料廢水的