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阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列(TNTA)材料,由于其较大的比表面积、稳定的化学性能、较高的催化活性以及优异的电子传输能力,在光催化降解有机污染物和光解水制氢等方面存在很大的应用价值。然而,未经修饰的TNTA对整个太阳光区的利用率很低,只能吸收太阳光中紫外光区的能量,极大限制了TNTA在光电化学领域的应用。本文围绕阳极氧化工艺,以正交实验设计为基础,研究了阳极氧化参数(水含量、电压和NH4F浓度)对TiO2纳米管形貌的影响,并在合成TiO2纳米管阵列的基础上,进行Ag纳米颗粒负载改性,研究了Ag/TNTA复合结构材料的光电化学性能以及对甲基橙的光催化降解效果,发现负载Ag纳米颗粒的TNTA性能有了很大的提高,文中具体研究内容如下:(1)阳极氧化试验参数对TNTA的形貌结构影响很大,本文通过设计一组正交试验,采用6因素5水平正交实验表L25(56),以乙二醇电解液体系为基础,研究了水含量、电压和NH4F浓度对TiO2纳米管阵列形貌的影响。正交试验中水含量的变化范围为1vol%7vol%,电压为4080V,NH4F浓度为0.050.45mol/L。统计计算得到的TNTA管长、管径和管壁厚并进行极差分析,结果显示电压对实验结果影响最大,为最显著影响因素,在实验条件范围内,随着电压的不断增大,管长、管径和管壁厚都会有不同程度的增加;水含量和NH4F浓度对TNTA形貌为次影响因素,TNTA管长、管径和管壁厚随着水含量和NH4F浓度的变化会在一定范围内波动。(2)Ag纳米颗粒修饰TNTA,文中采用简单易操作的原位光还原技术。将制备好的TNTA浸渍在前驱体AgNO3溶液一段时间后取出,放入紫外灯下照射30min,吸附的Ag+在紫外光的作用下将被还原为单质的Ag0,并且通过改变浸渍时间可以控制负载Ag颗粒的尺寸和含量。对负载过后的Ag/TNTA复合结构材料进行光电流响应和光电催化降解甲基橙实验,结果表明随着负载Ag颗粒尺寸和含量的不断增加,光电流和光催化降解MO都出现一个极值。Ag颗粒尺寸在17.92nm和Ag含量在1.15at%时,光电流和对MO的降解率达到最大。这主要是由Ag纳米颗粒和TiO2之间的协同作用控制,负载的Ag颗粒过大或过小,都不能最大发挥Ag/TNTA复合结构对太阳光能的利用。(3)改进Ag纳米颗粒在TNTA中的分布,在常规法合成TNTA的基础上,对纳米管底部施加140V电压,再用5V小电压进行改进,得到通透TNTA,然后对其进行Ag纳米颗粒负载。结合SEM、EDX等分析表征手段,对比传统TNTA和改进后通透TNTA,结果表明通透TNTA具有较好的Ag颗粒负载能力,Ag纳米颗粒可以均匀的分布在纳米管阵列的上部、中间和下部区域,而在传统的TNTA中主要分布在上部区域,底部和中间区域只有少量的Ag颗粒分布。此外,对不同含量Ag负载的不同载体光催化性能测试表明,Ag/TNTA复合材料的光催化性能不但与负载的Ag含量有很大关系,而且与Ag纳米颗粒在纳米管中的分布也有很大关系。当Ag的含量一定时,Ag纳米颗粒均匀分布在通透TNTA表现出较高的光催化活性,而在常规TNTA中由于Ag颗粒不均匀分布,最终导致光催化活性的降低。