Ti-nanoTiO2膜電極的修飾改性及其對(duì)糠醛電催化還原研究.pdf

1、在眾多的半導(dǎo)體材料中，TiO2因其具有高氧化還原選擇性、化學(xué)穩(wěn)定性、無二次污染和良好的光電學(xué)性質(zhì)等優(yōu)良特性，因而在光電材料的應(yīng)用方面得到人們的普遍關(guān)注，成為人們的研究熱點(diǎn)。本文以鈦酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]、乙酰丙酮(AcAc)、表面改性劑、無水乙醇和稀土的硝酸化合物為原料，采用溶膠-凝膠法制備了表面顆粒組成的TiO2薄膜電極、稀土La摻雜的TiO2薄膜電極（Ti/La2O3-nanoTiO2薄膜電極）以及稀土Pr摻雜的TiO2薄

2、膜電極（Ti/Pr2O3-nanoTiO2薄膜電極）。利用SEM、XRD、XPS以及電化學(xué)測(cè)試(CV、EIS)等檢測(cè)手段對(duì)制備出的各種TiO2薄膜電極進(jìn)行了表征。主要研究成果如下:
　　1考察了在制備TiO2薄膜電極時(shí)，表面改性劑對(duì)TiO2薄膜電極電催化活性的影響。為了優(yōu)化納米TiO2顆粒表面的分散性與潤(rùn)濕性，研究了不同種類和不同添加量的表面改性劑對(duì)鈦液體系表面張力的影響。分別選用以下三種表面改性劑:十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二

3、烷基苯磺酸鈉(SDBS)和六偏磷酸鈉(SHMP)。CV測(cè)試結(jié)果表明:SDBS的電催化活性高于其它兩種表面改性劑。同時(shí)探究了SDBS含量對(duì)TiO2膜電極電催化活性的影響，當(dāng)SDBS/前驅(qū)體的質(zhì)量百分比為1％時(shí)，經(jīng)過450℃熱處理得到的TiO2薄膜電極的表面較光滑，顆粒分布均勻，電催化活性最高。
　　2在優(yōu)化條件下，以六水·硝酸鑭(La(NO3)3·6H2O)為稀土鑭源或以水合硝酸鐠(Pr(NO3)3·nH2O)為稀土鐠源，成功實(shí)現(xiàn)了

4、TiO2薄膜電極的La或Pr摻雜改性，制備了不同摻雜量的TiO2薄膜電極（Ti/La2O3-nanoTiO2薄膜電極與Ti/Pr2O3-nanoTiO2薄膜電極）。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):在1mol/L硫酸溶液中的CV圖分析得，當(dāng)引入La/Ti摩爾比為0.5％，所制備的Ti/La2O3-nanoTiO2薄膜電極活性是空白電極的4.0倍。當(dāng)引入Pr/Ti摩爾比為0.3％，所制備的Ti/Pr2O3-nanoTiO2薄膜電極活性最高，是空白電極的3.5

5、倍。
　　3稀土La、Pr摻雜nano TiO2薄膜電極表面阻抗變小，SEM形貌觀察粒徑變小，比表面積增大，XRD分析，摻雜后峰寬寬化，表明稀土元素是通過摻入晶格使納米TiO2晶格發(fā)生畸變和膨脹，或形成表面氧化物覆蓋在納米TiO2表面。XPS表明表面電極的稀土元素是以三價(jià)形式摻雜到TiO2的晶格中去的，測(cè)試發(fā)現(xiàn)顆粒表面羥基氧增加，同時(shí)出現(xiàn)大量吸附氧，表面羥基的增加可以促進(jìn)電極表面吸附有機(jī)物的能力，提高化學(xué)反應(yīng)的效率。
　　4

6、利用Ti/La2O3-nano TiO2薄膜電極(La/Ti=0.005)，研究了在糠醛DMF有機(jī)溶液中的電催化還原特性及其反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明:Ti/La2O3-nanoTiO2薄膜電極在糠醛DMF有機(jī)溶液中的最高峰電流密度為48 mA·cm-2，電流效率可以達(dá)到92％，糠醇產(chǎn)率達(dá)到90％，電催化活性是空白Ti/nanoTiO2薄膜電極的3.5倍左右。5利用Ti/Pr2O3-nanoTiO2薄膜電極(Pr/Ti=0.003)，研究了在糠