TiO2纳米管阵列的制备工艺对其光催化性能的影响.pdfVIP

助 材 料 2012年第20期(43)卷 TiO 纳米管阵列的制备工艺对其光催化性能的影响 金 路 ，高振威 ，怀 静 ，张 雪，郭文瑞，周 露，陈君红，袁志文， 汤宇航 ，栾敬帅，范海波，马 杰 (同济大学 污染控制与资源化研究国家重点实验室 ，上海 200092) 摘 要： 采用 阳极 氧化法，在 醇 (丙三 醇、乙二 醇)一 2 实 验 水 NH F电解液体 系中制备高度有序的TiOz纳米管 阵列。采用场发射扫描 电子显微镜 (SEM)、X射线衍 2．1 实验试剂与仪器 射仪 (XRD)对 TiO2纳米管阵列 的形貌和 晶型结构进 丙三醇 、乙二醇 、丙酮、氟化铵 、甲基橙 (AR，国药 行表征 ，讨论 了阳极氧化法制备工艺 (阳极氧化 电压 、 集 团化学试剂有限公司)；上海天美紫外一可见光分光 氧化时间、电解液)对 Ti()。纳米管的形貌、结构及其 光度 计 UV2310一Ⅱ；管 式 炉 STF55666C-1LIND— 甲基橙 光催 化 降解性 能 的影 响；分析 了退 火温度 对 BERGIN AMERICA；16W 紫外灯 (Philips)；精密 电 TiO 阵列的物相及其光催化性能的影响。研 究结果 子天平 (ALl04梅特勒一托乐多仪器有限公司)；扫描电 表明，采用高电压、增加氧化时间有利于TiO。纳米管 镜 (HITACHI(日立)S一4800)；x射线衍射 (BrukerD8 阵列光催化 的提 高，在其它参数相同的情况下，采用丙 AdvancepowderXRD)。 三醇作为电解液制备获得 的TiO 纳米管阵列较 乙二 2．2 TiO 纳米管阵列的制备 醇体系具有更加优异的光催化性能。 纯钛片(99．99 )先后在去离子水、丙酮 中超声清 关键词 ： TiO 纳米管；阳极氧化 ；光催化 ；甲基橙 洗 20min用来去除水溶及有机污垢 。室温下 ，以钛片 中图分类号： 0614．41 文献标识码 ：A 为阳极 ，石墨片为阴电极，电极间距 3．5cm，在丙三醇 文章编号 ：1001—9731(2012)20—2872—04 或乙二醇 电解液体 系下 (醇水体积 比为 170：30 NH F质量分数 为 0．59／6)连接稳压 电源进 行 阳极氧 1 引 言 化。阳极氧化完成后 ，采用丙酮清洗 ，并在室温空气下 在众多纳米材料中，TiO 纳米管以独特 的空心管 干燥 。将阳极氧化后 的钛片置于管式炉 中。以 10。C／ 状结构表现出高比表面积 、特殊表面区域等物化性质， min程序升温，在设定温度下进行退火处理 ，时间为 吸引了广泛 的关注_l1。]，并在光催化 降解污染物 ¨3]、光 2h。 解水制氢 ]、太阳能电池 ]、生物材料[63以及传感器l7] 2．3 光催化性能测试 等领域有着广阔的应用前景。纳米管阵列还解决 了粉 选用 10mg／I甲基橙模拟废水作为光催化 目标 体纳米催化剂 易凝 聚、难分离 回收等缺点。常用l的 物。催化剂为退火处理后 的TiO 纳米管 阵列，面积 Ti0。纳米管制备方法主要有 3种 ：阳极氧化法 、模板 为 2cm×lcm。采用 16W 主波长 254nm紫外灯作为 法和水热合成法 ]。其中，阳极氧化法具有设备 、操作 光源 。测样时用分光光度计在 465nm 处定量其吸光 简单 ，反应常温进行 ，产 品具极高有序性和极低 团聚 度，降解率计算如式 (1)所示 ： 度，与基底结合牢固，环境友好等特点 。