论文部分内容阅读
光生载流子分离效率低和难以回收是阻碍Ti02光催化剂工业化应用的两个主要问题。将TiO2纳米颗粒与压电纳米线阵列复合,不仅可以利用纳米线的极化电场为分离光生空穴-电子提供动力,提高其光催化效率,而且能够使光催化剂重复使用。因此,本文以水热法合成的钛酸钠纳米线阵列为前驱体,制备了 BaTiO3纳米线阵列,并通过钛酸丁酯水解获得了 TiO2/BaTiO3复合光催化剂。借助EDS、XRD、SEM’ TEM等手段对样品的相组成和微观形貌进行表征,利用UV-Vis DRS对样品的光吸收性能进行了研究,通过降解甲基橙实验,研究了不同条件下(紫外光、超声、紫外光+超声)样品的光催化性能,并初步分析了极化电场促进材料光催化性能提高的机理。采用水热法,以高温氧化Ti片表面生成的金红石型Ti02为Ti源,NaOH为矿化剂,制备Na4Ti3O8纳米线阵列,研究了氧化时间,碱浓度,水热温度和水热时间对Na4Ti3O8形貌的影响,然后对Na4Ti3O8纳米线阵列进行热处理。实验结果表明:对氧化8 h的Ti片在210 ℃、12MNaOH溶液中水热处理10h,经800 ℃热处理1h,制备出的纳米线阵列尺寸整齐(长度约40 μm,直径88 nm～312 nm),疏密适中(相邻线间隙约560 nm),取向性好,物相组成为Na2Ti307和Na2Ti6O13。采用水热法,以钛酸钠纳米线阵列为前驱体,Ba(OH)2溶液为Ba源,制备BaTiO3纳米线阵列,研究了水热温度,水热时间和Ba(OH)2浓度对样品物相和形貌的影响。实验结果表明:在210 ℃、12 h、0.02 M Ba(OH)2条件下,制备出的纳米线阵列为四方相的BaTiO3,并继承了前驱体纳米线阵列的形貌特征。以BaTiO3纳米线阵列为基体,采用水热法制备了 TiO2/BaTiO3复合光催化剂,研究了 BaTiO3与钛酸丁酯质量比对样品物相、形貌以及光催化性能的影响。实验结果表明:BaTiO3与钛酸丁酯质量比为1:1时,锐钛矿型Ti02在BaTiO3纳米线阵列表面分布均匀,其在超声+紫外光环境下的光催化效率(67.7%)相对单一紫外光环境(55.4%)提高了22.2%。这说明,超声诱导纳米线产生的周期性极化电场消除了载流子对静态电场的屏蔽作用,使得光生载流子能够连续不断地分离,从而提高了材料的光催化性能。