【摘 要】
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随着全球工业化的不断发展,人们在享受着工业化发展带来的便利的同时,不得不面对其带来的环境污染问题,尤其是空气污染和水污染问题更是给人们带来了很多的健康问题,所以解决环境污染问题迫在眉睫。TiO2半导体材料因其可以在光催化下无差别的降解各种污染物而引起科研工作者的广泛关注。但是TiO2半导体材料也存在着两个无法忽略的问题,首先TiO2半导体材料的禁带宽度非常宽,大约为3.2 eV;其次TiO2半导体
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随着全球工业化的不断发展,人们在享受着工业化发展带来的便利的同时,不得不面对其带来的环境污染问题,尤其是空气污染和水污染问题更是给人们带来了很多的健康问题,所以解决环境污染问题迫在眉睫。TiO2半导体材料因其可以在光催化下无差别的降解各种污染物而引起科研工作者的广泛关注。但是TiO2半导体材料也存在着两个无法忽略的问题,首先TiO2半导体材料的禁带宽度非常宽,大约为3.2 eV;其次TiO2半导体材料光生电子-空穴对的复合率非常高,科研工作者为解决这两个问题在TiO2改性方法及制备方法上做了很多的探索。本文以乙二醇,NH4F为基础电解液,通过调节添加电解液中的六水合硝酸锌（Zn（NO3）2·6H2O）及硝酸银（AgNO3）的浓度,采用数控双脉冲电源一步法制备出ZnO单相掺杂TiO2纳米管阵列薄膜及ZnO-Ag双相掺杂TiO2纳米管阵列薄膜,并采用SEM、TEM、XRD、EDS、UV-vis吸收光谱及固体光致发光光谱等检测手段对所制备的样品进行了形貌、物相、成分及光学性能的表征。以亚甲基蓝模拟有机污染物,研究了所制备样品在可见光下对亚甲基蓝的光催化降解性能,并对改性机理进行了探讨,实验结果如下:在优化了的制备参数条件下成功制备出ZnO掺杂的ZnO-TNTs,ZnO主要以弥散的形式分布在TNTs上,掺杂后TNTs禁带宽度由3.20 eV降低到2.99 eV,禁带宽度减小0.21 eV,并且光生电子和空穴的复合量明显降低。在催化剂浓度为1 cm2·ml-1,ZnO-TNTs在可见光下对亚甲基蓝的最优降解率为81.9%,比未掺杂TNTs提高了11%。通过调节5 vol%1 mM/L Zn（NO3）2·6H2O添加电解液中AgNO3的浓度（0.2-0.8 mM）及反向电压（4-8 V）,成功制备出ZnO、Ag双相掺杂的ZnO-Ag-TNTs。Ag以沉积颗粒和弥散相两种形式分布于TNTs上,且以弥散形式为主。ZnO-Ag-TNTs禁带宽度由TNTs的3.20 eV降低到2.79 eV,禁带宽度减小0.41 eV,并且光生电子和空穴的复合量明显降低。在催化剂浓度为1 cm2· ml-1,ZnO-Ag-TNTs在可见光下对亚甲基蓝的最优降解率为86%,比未掺杂TNTs提高了 15.1%。该一步方法制备的双相参杂的ZnO-Ag-TNTs具有良好的光催化性能。
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