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阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列因具有比表面积大,管径可调,物理结构规整,化学性质稳定等特性吸引了越来越多的关注。特别是中空的管状结构可以装入更小的无机、有机、金属或磁性纳米粒子组装成复合纳米材料,能显著提高TiO2的光电、电磁及催化性能,在太阳能的储存与利用、光电转换、化学生物传感、光致变色及光(电)催化降解大气和水中的污染物等方面有广阔的应用前景。由于TiO2禁带宽度为3.2eV,根据理论计算仅能吸收太阳光中的紫外光,而紫外光仅占太阳光中5%,限制了TiO2纳米管的进一步应用。因此,我们分别用Fe2O3和CuO对TiO2纳米管进行了修饰,拓宽了TiO2纳米管阵列的吸光范围,并用CuO/TiO2纳米管复合材料进行了光电催化降解环境持久性有机污染物-五氯酚(PCP)的研究,具体内容如下:(1)Fe2O3/TiO2纳米管阵列的制备、表征和光电性能研究:应用阳极氧化法制得管径90nm,长320nm的氧化钛纳米管阵列。通过化学沉淀将Fe(OH)3负载在氧化钛纳米管阵列上,有氧煅烧即可得到Fe2O3修饰的TiO2纳米管阵列光极材料。光电测试结果表明:与未修饰TiO2纳米管阵列相比,Fe2O3/TiO2纳米管阵列的光电性能明显增强,零电流电压由先前的-0.36V负移至-0.78V;Fe原子百分含量为0.5%的Fe2O3/TiO2纳米管阵列得到最高的光电流,是未修饰的TiO2纳米管阵列的7倍。(2)CuO/TiO2纳米管的制备表征和光电催化的研究:考虑到一般的浸渍法不容易控制修饰量的问题,我们选择了用电化学方法对TiO2纳米管进行修饰。即先用电镀的方法在TiO2纳米管阵列表面和内部沉积铜单质,然后在NaOH溶液中用电氧化的方法将铜单质氧化成氧化铜,制备了CuO/TiO2纳米管阵列复合材料,并应用该材料对氯酚(4-CP)进行了光电催化降解研究。(3)永久性有机污染物五氯苯酚在CuO/TiO2纳米管阵列上的光电催化降解的研究:以持久性有机污染物五氯苯酚为目标物,探讨了CuO/TiO2纳米管阵列电极的光电催化氧化性能和影响PCP光电催化降解速率的因素。结果表明影响PCP光电催化降解速率的两个主要因素为外加偏压和电解质Na2SO4浓度,其优化条件分别为:0.6V,0.1M。在氙灯照射下2个小时内,80mL浓度为10mg/L PCP的去除率几乎100%。另外,还对Cr(Ⅵ)和有机污染物的共解毒做了初步的研究,PCP的光催化氧化降解和Cr(Ⅵ)光催化还原有相互促进的作用,PCP消耗光生空穴,Cr(Ⅵ)消耗光生电子,抑制光生电子对的复合,从而使催化剂表现出更高的催化活性。