TiO2纳米管阵列的制备及其光电催化活性研究.pdfVIP

凌世盛 等 ：CdS／TiO。纳米管阵列的制备及其光电催化活性研究 CdS／TiO2纳米管阵列的制备及其光电催化活性研究 凌世盛，王 玲 ，薛建军，王兆崴 ，孔令 国，杨 慧，陈玉兰 (南京航空航天大学 材料科学与技术学 院，江苏 南京 211100) 摘 要 ： 利用阳极氧化法和电沉积法制备 CdS修饰 试样片 (2cm×2cm)，电源 负极 连接铂 片电极，电解液 的Ti02纳米管 阵列。应用 FE-SEM、XRD、DRS和 采用 0．5％(质量分数)HF水溶液，工作 电压 20V，氧 ISV(线性伏安扫描)对该阵列的形貌、晶型、光学性质 化反应时间 1h。制得样片在 450℃下热处理 3h后获 和光 电性能进行表征，并研 究该 阵列降解亚 甲基蓝 的 得结 晶态的TiO 纳米管阵列 ，然后在纳米管上电沉积 光 电催化活性。结果表 明，CdS以颗粒形式存在 于 CdS纳米颗粒 。 Tio 纳米管阵列表面，CdS／TiO。纳米管阵列在可见 2．2．2 电沉积采用三电极体系 光处有较强吸收，有较大光响应 电流，其光 电催化活性 饱和甘汞 电极作为参 比电极 ，Pt电极作为对 电 优 于纯TiO2纳米管阵列 。 极 ，表面具有 TiO 纳米管阵列的钛箔为工作 电极 ，电 关键词： TiO 纳米管 ；CdS；亚甲基蓝 ；阳极氧化 解液采用 0．05mol／l硫代 乙酰胺 (CH。CSNH2)与0．1 中图分类号： 0646 文献标识码 ：A mol／L氯化镉 (CdC1。)混合溶液。电化学工作站为工 文章编号 ：1001-9731(2010)1l～19ll一03 作电源 。沉积电压一0．7V，沉积时间 0．5h。沉积后的 样片在 300℃氮气 中热处理 3h。 1 引 言 2．3 实验装置 TiO。是一种重要的无机功能材料 ，具有优异 的化 光催化试验反应装置如图 1，由光源、电源 以及反 学和光 电化学性能，在太阳能存储和利用 、光电转化u] 应器 3部分组成 。光源为高压汞灯 (300W ，与反应器 以及光催化降解大气和水中有机污染物方面具有广泛 距离为 lOcm)垂直放于双壁 U形石英冷却套管 内；电 应用 。但 由于 Tio 的光谱 响应范 围只限于紫外光范 源为直流稳压电源 ，向工作电极施加 阳极偏压 ；反应器 围(4 的太阳能)，无法吸收可见光范围的太 阳能 ，因 由石英玻璃制成，工作电极放置在反应器 内。 此太阳能利用率低 ，应用受到限制 。与一般 的Tio：纳 一 - ．I 米粉末相 比，TiO 纳米管r2具有更大的 比表面积 和更 强 的吸附能力 ，因此希望通过复合其它半导体来扩展 它 的光谱响应范 围[3]，进而改善它的光催化性能和提 高光电转换效率 。通过将 W0。、CdS、CdSe及 PbS等 窄带半导体 蜘修饰 TiOz纳米管改善其性能的研究是 目前的热点 。本文用阳极氧化法 ]和阴极沉积法制备 CdS修饰的 Ti0z纳米管 阵列 ，并研究其表面形貌、光 学性质和光 电催化性能。 2 实 验 图1 光催化装置示意图 Fig 1Schematicdiagram ofphoto—catalyticreactor 2．1 试剂与仪器 2．4 实验方法及降解率的测定方法 钛片 (纯度 99．6 ，厚度 0．25mm)，HF，NaSO ， 降解实验 以亚 甲基蓝为模拟对象 ，反应液总量 亚 甲基蓝 (CsH。ClN