【摘 要】
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随着科技进步社会发展,一系列环境问题的产生越来越引发人们的重视,清洁能源的使用以及环境污染物的降解逐渐成为了我们需要掌握的一种技术。二氧化钛(TiO2)是一种常见的半导体金属氧化物,具有成本低、无毒和稳定性好等优点,在环境保护和新能源方向有广阔的应用前景。二氧化钛材料光催化技术不仅可以用来裂解水产生氢气、还原CO2、清洁杀菌、吸收空气中的挥发性有机污染物,而且可以有效还原有机污染物,因其普遍的适用
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随着科技进步社会发展,一系列环境问题的产生越来越引发人们的重视,清洁能源的使用以及环境污染物的降解逐渐成为了我们需要掌握的一种技术。二氧化钛(TiO2)是一种常见的半导体金属氧化物,具有成本低、无毒和稳定性好等优点,在环境保护和新能源方向有广阔的应用前景。二氧化钛材料光催化技术不仅可以用来裂解水产生氢气、还原CO2、清洁杀菌、吸收空气中的挥发性有机污染物,而且可以有效还原有机污染物,因其普遍的适用性成为了一个研究热点。但是二氧化钛材料本身的局限性也很明显,较大的禁带宽度(Eg)和较高的光生电子(e-)与空穴(h+)复合率使二氧化钛本身的光吸收仅被限制在波长较小的紫外光,同时产生活性因子的效率也不高,因此亟需对二氧化钛材料进行优化改性。针对光催化材料优化的手段有许多种,本文利用水热合成法在FTO上生长了锐钛矿相二氧化钛纳米片(TiO2 NS),让其在不同晶面上表现出各向异性,并在其不同晶面上选择性沉积不同的助催化剂,进行了异质结的构建,制备出了晶面异质结和两种物质之间异质结的一种协同体,增强了二氧化钛的光催化活性,探究了其产生性能优化的原因,具体工作如下:(1)采用水热合成法制备出了暴露特定晶面的TiO2 NS,再通过光沉积的方式在TiO2 NS不同晶面上分别沉积上金属钯Pd和金属氧化物CoOx,实验通过控制光沉积时间,找到一个最佳沉积时间和第二三相物质沉积的密度,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)观察样品生长和沉积情况,并通过紫外可见漫反射(UV-vis)测试、电化学阻抗谱(EIS)测试、计时电流(I-t曲线)测试、Mott-Schottky测试等证明了优化后的TiO2NS有更大的吸光范围以及载流子分离能力,有更强的可见光响应能力和光催化活性。同时与商业P25进行对比,发现本研究合成出的三元优化样品光电流密度可达102 μA/cm2。(2)采用水热合成法制备出了暴露特定晶面的TiO2 NS之后,分别使用二次水热生长和光沉积的方式在原TiO2 NS上生长第二相MoS2,通过控制第二相的生长时间,光电化学测试,得到最合理的第二相沉积量,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)观察样品生长和沉积情况,并通过紫外可见漫反射(UV-vis)测试、电化学阻抗谱(EIS)测试、计时电流(I-t曲线)测试、IPCE测试等证明,助催化剂相同时,选择性沉积比均匀沉积更可以达到分离载流子的效果。
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