TiO_2_ZnO纳米光催化剂的制备及性能研究_徐青
纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究
纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。
环境问题已严重影响现代文明的发展，有机污染物具有持久性的特点而长期威胁人类健康，开发和设计仅利用太阳能即可完成对有机污染物降解的新材料将会是解决环境问题的有效方法之一。
纳米TiO2作为一种光催化材料，具有优异的物理和化学性质，因而被广泛应用和重点研究。
本文就纳米TiO2材料的制备及其光催化性能展开探讨。
标签：纳米TiO2;光催化;制备方法;光催化效能引言半导体光催化技术是解决环境污染与能源短缺等问题的有效途径之一。
以二氧化钛为代表的光催化剂在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、光伏器件以及光催化领域表现出明显的使用优势.但是TiO2本身的弱可见光吸收、低电导率、高载流子复合速率限制了其在工业生产中的进一步使用。
科技工作者一般通过掺杂、半导体复合、燃料敏化、表界面性质改性等方法提高TiO2的光电化学性能，使其能在生产实践中广泛应用。
1、TiO2材料简介TiO2在自然界中的主要存在形态为金红石、锐钛矿和板钛矿三种晶型，其中金红石是TiO2的高温相，锐钛矿和板钛矿两种形态是TiO2的低温相。
在三种晶型中光催化活性最好的为锐钛矿型TiO2。
锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV 与之对应的激发波长为387nm。
所以，TiO2作为光催化剂在紫外光条件下具有催化活性，在可见光下一般没有活性。
只有对它的结构进行改性，使它的禁带宽度得以缩小，才可以实现材料在可见光条件下的催化降解反应。
改性的方式目前主要有以下几种方法：通过改变晶体内部结构来改变催化剂禁带宽度的离子掺杂方法，通过形成异质结改变能带结构的半导体复合法，提高催化剂对光的吸收能力的表面光敏化法，增大催化剂比表面积使晶粒细化的负载载体法等。
光催化材料中电子e一和空穴h十的浓度会影响有机物的降解速度。
粒径的减小能够使表面原子增加，使光催化剂吸收光的效率显著提高，使其表面e一和h十的浓度增大，从而提高光催化剂的催化活性。
《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》范文
《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步和人类对环保问题的日益关注，光催化技术作为新兴的绿色技术领域受到了广泛的关注。
纳米TiO2复合材料作为一种高效的光催化剂，具有广泛的应用前景。
本文旨在研究纳米TiO2复合材料的制备方法及其光催化性能，为实际应用提供理论依据。
二、文献综述纳米TiO2复合材料因其独特的物理和化学性质，在光催化领域具有广泛的应用。
其制备方法、性能及应用已成为研究热点。
目前，制备纳米TiO2复合材料的方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。
其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、制备条件温和等优点备受关注。
而光催化性能的研究主要关注其对有机污染物的降解、抗菌性能及自清洁等方面的应用。
三、实验方法（一）实验材料实验中所需材料主要包括TiO2纳米粉体、表面活性剂、溶剂等。
所有材料均需符合实验要求，保证实验结果的准确性。
（二）制备方法本文采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2复合材料。
具体步骤包括：将TiO2纳米粉体与表面活性剂混合，加入溶剂进行搅拌，形成溶胶；然后进行凝胶化处理，得到凝胶；最后进行热处理，得到纳米TiO2复合材料。
（三）性能测试本实验通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的纳米TiO2复合材料进行表征。
同时，通过光催化实验测试其光催化性能，以降解有机污染物为评价指标。
四、实验结果与分析（一）表征结果通过XRD、SEM和TEM等手段对制备的纳米TiO2复合材料进行表征。
结果表明，制备的纳米TiO2复合材料具有较高的结晶度和良好的分散性。
（二）光催化性能测试结果以降解有机污染物为评价指标，对制备的纳米TiO2复合材料进行光催化性能测试。
结果表明，该材料具有优异的光催化性能，能够有效降解有机污染物。
此外，我们还研究了不同制备条件对光催化性能的影响，为优化制备工艺提供依据。
五、讨论本实验研究了纳米TiO2复合材料的制备方法及其光催化性能。
纳米TiO_2光催化剂的制备及改性研究
广州化工
・７ ２・
纳 米 ｉ，光 催 化 剂 的 制 备 及 改 性 研 究 ＴＯ， 二
黄宏宇 ，秦
（ ７７ １７６５部 队 ７ 分 队 ，西藏 １
旭
林 芝 ８００ ；２北 京华 油油 气技 术 开发有 限公 司，北京 １０８ ） ６０ ０ ００８
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆＴ Ｏ ｈ ｔ ｃ ｔｌｓｓ ｔｃ ｎ ｌｇ ａ ｅ ｉｗ ｄ，ｔ ｅ ｐ ｏｏ ａ ａｙ ｉ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｄ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｉ ２ｐ ｏｏ ａａ ｙ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｗ ｓ ｒ ｖｅ ｅ ｙ ｈ ｈ ｔ ｃ ｔｌ ｔ ｃ ａ ｉｍ ａ ｃ ｎ ｐ ｅ ａａ ｉｎ ｍｅ ｈ ｄ ｆＴ Ｏ２ ｈ ｔｃ ｔｌｓ ｒ ｉ ｕ ｓ ｄ，ｔ ｅＴ Ｏ２ ｈ ｔｃ ｔｌｔ ｅ ｈ ｏｏ ｅ ｅ ｃ ｉ ｃｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｒ ｐ ｒ ｔ ｔ ｏ ｓ ｏ ｉ ｏ ｏ ａａ ｙ ｔ ｏ ｐ ｗｅｅ ｄ ｓ ｓ ｅ ｃ ｈ ｉ ｏ ｏ ａａ ｙｉ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｒ ｓ ａ ｈ ｄ ｒ ｔ ｅ ｅ — ｐ ｅ ｙ ｒ ｅ ｏ ｎ
摘 要 ： 综述了国内外 Ｔ ｉ 光催化技术的研究进展， Ｏ 讨论了ＴＯ 光催化的机理、ｉ 光催化剂的制备方法； Ｔ ： ｉ ＴＯ 对 ｉ 光催化技 Ｏ
术的研究方 向及光催化技术 的发展前景进行 了分析 。
关键 词 ：ｉ 半导体； ＴＯ ； 光催化
Ｓｙ ｈｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｃ ｔｏ ｆＮａ ｏ ２Ｐｈ ｔ ｃ ｔ ｌ ｓｓ ｎｔ ｓｓａ ｄ Ｍ ｄ ｆ ａ ｉ ｎ ｏ ｎｏ Ｔｉ ｏ ｏ ａ ａｙ ｔ ｉ
ＨＵＡＮＧ ｎ —ｙ ｌ Ｈｏ ｇ ｕ
一维ZnO、TiO2纳米阵列制备、修饰及其性能研究的开题报告
一维ZnO、TiO2纳米阵列制备、修饰及其性能研究
的开题报告
本研究旨在探究一维ZnO、TiO2纳米阵列的制备、修饰及其性能研究。
本文将以以下几个方面展开研究：
1. 研究ZnO、TiO2纳米阵列的制备方法：
本研究将采用溶胶-凝胶法、水热法、电化学沉积法等方法制备一维ZnO、TiO2纳米阵列，并对不同制备方法的影响进行探究。
2. 研究ZnO、TiO2纳米阵列的表面修饰：
本研究将采用不同的表面修饰方法，如涂覆、浸渍、溶液交换等，对ZnO、TiO2纳米阵列进行表面改性，提高其光催化性能。
3. 研究ZnO、TiO2纳米阵列的光催化性能：
本研究将采用紫外-可见光谱法、荧光光谱法、表面等离子共振法等技术手段，对ZnO、TiO2纳米阵列的光催化性能进行研究，分析其适用性及其机理，提出相应的措施。
4. 研究ZnO、TiO2纳米阵列的应用：
本研究将探究ZnO、TiO2纳米阵列在环境保护、治污、脱臭、除味等方面的应用，为其进一步的应用研究提供理论和技术依据。
通过本研究，将为一维ZnO、TiO2纳米阵列的制备、修饰及其性能研究探寻更深层次的规律，为其在实际应用中发挥更大的作用提供强有力的支持。
ZnO／TiO2纳米管复合材料的制备及其光催化性能
Ｖ０ ． ４ １ ２ 。Ｎｏ ２ ．
Ｍａ ｙ． ２ ０７ ０
Ｚ Ｏ／ ｉ 纳米 管复 合材 料 的 制备 ｎ ＴＯ２
及 其 光 催 化 性 能
彭 秧 ， 林瑞 ，原 长洲 侯
（ 疆 大 学 化 学化 工 学 院 应 用 化 学 研 究所 ， 疆 乌 鲁 木齐 ８ ０ ４ ） 新 新 ３ ０ ６
维普资讯
第２ ４卷第 ２期
２Байду номын сангаас 年 ５ ０７ 月
新疆大学学 报（ 自然科学版）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉｊ ｎ ｉｅ ｓ ｙ Ｎ ｔ ｒ ｌ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） ｏ ｒ ａ ｏ ｎｉ ｇＵｎ ｖ ｒｉ （ ａ ｕ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ Ｘ ａ ｔ ｅ ｉ
两种方法制备纳米TiO2光催化剂的研究
和 ２５ Ｌ浓盐 酸 ， 混合 溶 液 Ｂ ．０ｍ 得 。然 后 在磁 力 搅 拌下将 Ｂ溶 液逐 滴加 到 Ａ溶 液 中 ， 淡黄 色溶 得
液 ， 续搅 拌 数小 时 后得 淡 黄 色凝胶 ， 置 风 干 ， 继 静
制， 就无法制备出纳米 ＴＯ 粉体 。而沉淀 一 ｉ 浸 渍法 以直接 水解 法 为基 础 ， 同时 辅 以超 声 分 散效 果很好 ， 而且操作方法简单， 为此笔者将用这两种 方法分别制备纳米二氧化钛催 化剂 ， 并进行催化
法 。以Ｏ １ ／ ．２ｇ Ｌ的活性艳蓝 ｘ—Ｂ Ｒ染 料溶液为光降解模拟废水 ， 对纳米 ＴＯ 进行 了光催化活性 ｉ 的评价 。结果 显示 ， 采用 Ｓ Ｇ法和 Ｐ Ｄ法制备 纳米 Ｔｏ ， ｉ２最佳 焙烧温度 均为 ５０℃ ， 此温度 下用 ０ 在
Ｐ Ｄ法制备的 Ｔ（ 对染料的降解率达 １０ ，Ｇ法 制备 的 ＴＯ 对染料 的降解 率达 ８ ． １ ｉ２ ） ０％ Ｓ ｉ： ７ ０ ％。采用
１２ 光催化 剂 制备方 法 ．
工艺的主要优点是 自动化程度 高， 可制备出优质 纳米 ＴＯ 粉体 ； ｉ： 缺点 是 蒸 发 器 结构 设 计 复 杂 。 液相 法具 有 合成 温度 低 、 备 简单 、 操作 、 设 易 成本 低等优点， 目前实验室和工业上广泛采用的制 是 备纳米 粉体 的方 法 。常 用 的 液相 法 有水 解 法 、 Ｊ 沉淀法 、 水热法、 溶胶 一 凝胶法 和微乳液法等Ｈ ， 其 中又 以溶 胶 一凝 胶 法 的研究 较 多 。但是 ， 溶胶
活性 和结构 表征 比较 ， 以便 得 到 更 加 简单 易 行 的
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究近年来，纳米材料在化学、生物、环境科学等领域中得到了广泛的研究和应用。
其中，纳米二氧化钛（TiO2）作为一种重要的光催化剂，具有高效、可再生和环境友好等特点，在环境净化、能源产生和分解有机物等方面具有广阔的应用前景。
本文将重点探讨纳米TiO2光催化剂的制备方法、改性途径及其应用研究。
一、纳米TiO2光催化剂的制备方法一般来说，制备纳米TiO2的方法可以分为物理法和化学法两类。
物理法主要采用物理化学方法，如溶胶-凝胶法、热分解法、气相沉积法等；化学法则是指溶胶法、水热法、反应混合物法等。
这些方法不仅能够控制纳米颗粒的尺寸和形貌，还能够改变其相结构和晶格缺陷，以调控纳米颗粒的光催化性能。
二、纳米TiO2光催化剂的改性途径为了提高纳米TiO2的光催化活性和稳定性，许多研究者通过改性方法对其表面进行处理。
常见的改性手段包括：掺杂、复合、修饰以及载体的选择等。
掺杂是指将一些金属、非金属元素掺入TiO2晶格中，以调控其能带结构和电子结构，提高光吸收范围和载流子分离效率；复合是指将TiO2和其他半导体材料复合，形成异质结构，提高光生电子-空穴对的分离效果；修饰则是在TiO2表面修饰一层活性物质，如负载金属催化剂、有机染料等，以增强其吸附能力和活性；而载体的选择则常常可以通过介孔材料或纳米载体来限制纳米颗粒的再聚集和增加其比表面积。
三、纳米TiO2光催化剂的应用研究纳米TiO2光催化剂在环境净化、能源产生和有机物降解等方面具有广泛的应用前景。
在环境领域，纳米TiO2光催化剂可以应用于有害物质的分解和废水的处理。
例如，通过纳米TiO2光催化剂的作用，可以分解空气中的甲醛、苯等VOCs （挥发性有机物），从而净化空气。
在废水处理方面，纳米TiO2光催化剂可用于分解废水中的有机物以及去除重金属离子等。
在能源产生方面，纳米TiO2光催化剂可以用于光电子设备的制备。
纳米TiO2颗粒作为光吸收剂，在光电子器件（如光电池）中具有重要的作用。
《高效TiO2的制备及其光催化性能的研究》
《高效TiO2的制备及其光催化性能的研究》一、引言随着环境问题的日益严重，光催化技术因其独特的优势，如节能、环保、高效等，受到了广泛的关注。
其中，TiO2作为一种重要的光催化剂，因其良好的化学稳定性、无毒性、低成本等特性，被广泛应用于废水处理、空气净化、太阳能电池等领域。
因此，研究高效TiO2的制备方法及其光催化性能具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、TiO2的制备方法目前，制备TiO2的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、成本低廉等优点，成为一种常见的制备方法。
在本研究中，我们采用溶胶-凝胶法制备高效TiO2。
具体步骤如下：首先，将钛源（如钛酸四丁酯）与溶剂（如乙醇）混合，形成均匀的溶液。
然后，通过控制反应条件（如温度、时间、pH值等），使溶液发生水解和缩聚反应，形成溶胶。
最后，通过干燥、煅烧等步骤，得到TiO2粉末。
三、TiO2的光催化性能研究1. 实验材料与设备实验材料包括TiO2粉末、目标污染物（如有机染料）、实验用水等。
实验设备包括光催化反应器、紫外-可见分光光度计、扫描电子显微镜等。
2. 实验方法与步骤（1）光催化反应实验：将TiO2粉末与目标污染物混合，置于光催化反应器中。
在特定波长的紫外光照射下，观察并记录反应过程及结果。
（2）表征与分析：利用扫描电子显微镜观察TiO2的形貌；利用紫外-可见分光光度计测定TiO2的光吸收性能；通过对比不同条件下光催化反应的效果，分析TiO2的光催化性能。
四、结果与讨论1. 形貌分析通过扫描电子显微镜观察发现，制备的TiO2呈规则的球形或片状结构，粒径分布均匀。
这有利于提高TiO2的光催化性能，因为较小的粒径可以缩短光生电子和空穴的迁移距离，减少复合几率。
2. 光吸收性能分析紫外-可见分光光度计测试结果表明，制备的TiO2具有良好的光吸收性能，能有效地吸收紫外光。
此外，我们还发现不同制备条件下的TiO2光吸收性能有所差异，这可能与TiO2的结晶度、颗粒大小等因素有关。
ZnO-TiO_2纳米复合材料的制备及光催化性能研究
１ 引 言
由于环境污 染 和微 生 物 的 危 害越 来 越 严 重 ， 因此 消 除环境 污染 物和 细 菌 的 光催 化 降解 技 术 日益 受 到 重 视 ， 逐 渐 发 展 成 为 目前 研 究 较 多 的 热 门课 题 。 并 纳 米 ＴＯ ｉ 因无毒 、 廉 、 化 活性高 、 价 催 消毒灭 菌作 用见 效快 、 耐久 性好 ， 没 有 二 次污 染 而 备 受青 睐 且 。但
助
能
财
抖
２１年第１ 期（ ） ００ ２ ４卷 １
Ｚ Ｏ— Ｏ２ 米 复 合 材 料 的 制 备 及 光 催 化 性 能 研 究 ｎ Ｔｉ 纳
郑 红 娟 ， 志 伟 张 琳 琪 彭 进 邹 文 俊 张 爱 民 赵 ， ， ， ，
（ ．河 南工业 大学 材 料学 院 ， １ 河南 郑 州 ４ ０ ０ ； ５ ０ ７
中 ， 液 中的尿 素 随温度 升高缓 慢水解 ， 酸锌 逐渐 变 溶 醋 成碱 式碳 酸锌 沉 淀 ， 然后 直 接 将 反应 前 驱 物 温度 升 到 ４０ ∞ ℃ ， 烧 ２ ， ０ ～８ 煅 ｈ 冷却后 研磨 即得 Ｚ Ｏ Ｔｉ 纳米 ｎ — Ｏ
复合 材料 。
２ ２ 材 料 的 表 征 与 光 催 化 性 能 测 试 ．
采用 Ｐ ｉｐ ｓ 司 的 Ｘ Ｐ Ｒ 型衍射 仪测定 样 品 ｈｌ ｈ 公 ｉ Ｅ Ｔ ｘ衍射 图谱 ， 确定 煅 烧后 粉体 的物 相 ， 用 Ｓ ｅｒｒ 利 ｈ ｒｅ 公 式计 算样 品粒 径 ； Ｊ Ｍ一０ ０ Ｘ 型透 射 电镜 上观 察 在 Ｅ １０Ｃ 样 品的形貌 ； 用 ＸＳ 利 ＡＭ ０ （ ａｏ ，Ｅ ｇａ ｄ 型 Ｘ ８ ０ Ｋｒｔｓ ｎ ｌｎ ） 射线 光 电子能谱 仪测定 样 品的 Ｘ射线 光 电子能谱 。 光催化性 能测 试 ： 称取一 定量 材料 于烧 杯 中 ， 注 并 入 ２０ ０ ｍＬ浓度 为 ２ ｍｇ Ｉ 的 甲基 橙溶 液 ， 烧杯 放 入 ５ ／ 将 超 声 清洗器 中超 声 分 散 ５ ｎ ｍｉ。采 用 导 气 管 鼓 人 空 气 使 液 面不断 翻 新 ， 反应 更 完 全 。在 室 内 自然 光 照 过 程
纳米TiO2的制备及其光催化性能的研究
室温下 ， 一定 量 的苯 甲酸 溶解 在 ５ 将 ０ｍＬ乙醇 中 ， 后 向其 中加 入 ０ ０ ｏ Ｔ 搅 拌 ０ ５ｈ后 形 然 ．８ｔ ｌ Ｂ， ｏ ． 成 淡 黄色 的透 明溶 液 。在上 述体 系 中加 入 ２ｍＬ蒸 馏水 ， 继续 搅拌 １ｈ 得 到黄 色溶 胶 。将 得 到 的溶 胶 ，
理得到纳米级 ０ 。以 Ｘ Ｄ、 ａ ｎ Ｔ Ｍ 和 Ｂ Ｔ对样品的晶型和形貌 进行 了表 征。结果表 明， ２ Ｒ Ｒ ｍａ 、 Ｅ Ｅ 改进的 一ｅ法制备得到的 ０ 是结 晶性很好 的锐钛 矿晶型 Ｔ０ ， ｇｌ ２ ｉ２ 具有 较大的 比表 面积。以偶
氮染料甲基橙（ ＭＯ） 水溶液为 目标降解物 ， 考察 了 ０ 催化剂在紫外 光照射下 的光催 化性能。实 ２
是最具 有 开 发前 途 的 绿色 环 保 型催 化 剂 。Ｔ Ｏ ｉ ｅ的
１ 实 验 部 分
１ １ 仪 器 及 试 剂 ．
自压釜 ，０ ， １ ０ｍＬ 上海 仪艺 机 械有 限公 司 ； 空 真 干燥 箱 ， 天津市 通 达实验 电路 厂 ； 多功 能光化 学反应 仪 ， 苏省 环境科 学研究 所； 射线 衍射仪 ， 江 Ｘ 日本
相反应 法 、 学 沉 淀 法 、 胶一 胶 法 、 乳 液 法 、 化 溶 凝 微 水 热法 和溶剂 热法 等 。为 了提高 Ｔｉ２的光催 化 性能 ， Ｏ
Ｙ ｏ ａｒｍ ｝ ０ ｖｎＩ ｂａ 玎 ０光谱 仪 ， 国 ； ｔｃｉ０ — ． 法 Ｈｉ ｈ一 ０２型 ａ ６ 电镜 观 察 透 射 电子 显 微 镜 ； ｉ ｌ 型 傅 立 叶 红 外 Ｎｃ ｅ ｏｔ
仪 ， Ｂ 压 片 ； ｒ ｔｒ ０ ０型 自动 物理 吸附 仪 ， 国 ｋｒ Ｔ ｉ ａ ０ ｓ ３ 美
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
描 ,测定溶液吸光度 。
112 T iO 2 纳米管的制备 阳极氧化 :以经过砂纸打磨和盐酸清洗后的钛
片为阳极 ,铂电极为阴极 , 在含 0125% F - 的乙二醇
溶液中于 60 V 电压下阳极氧化 9 h。反应完毕后用 二次蒸 馏水 冲洗 去表 面残 留的 离 子 [ 728 ] 。待 干 燥
后 ,于 500 ℃高温下煅烧 2 h。
Preparation and p roperties of TiO2 / ZnO Photocatalyst
XU Q ing, LU¨W e i3
( S choo l of C hem is try and C hem ical Eng inee ring, S handong U n ive rs ity, J inan 250100, C h ina)
质量浓度范围内 ,染料溶液的吸光度 A 与其质量浓
度
ρ(初始溶液质量浓度用
ρ 0
表示
)
成正比
,
光催化
过程染料的降解率 D 可用下式表示 :
D = (ρ0 - ρ) /ρ0 ×100% = (A0 - A ) /A0 ×100% 。
2 结果与讨论
211 T iO 2 / ZnO 纳米复合材料的形貌分析
0 引言
自从 1972年 Fu jish im a A 和 H onda K在 n型半 导体 T iO 2 电极上发现水的光电催化分解现象以 来 [ 1 ] ,光催化技术引起了极大的关注 , 成为研究热 点 。 T iO 2 光催化剂应用前景诱人 [ 224 ] , 是目前应用 最广泛的光催化剂 。但是纳米 T iO2 在波长 280 ～ 350 nm 范围吸收较弱 ,需在近紫外光下才能激发产 生电子 - 空穴对 [ 5 ] , 太阳能利用率仅为 10% [ 6 ] , 且 T iO2 光催化过程中光生电子和光生空穴极易复合 , 光催化效率不高 。这两个主要缺点极大的限制了
113 T iO 2 / ZnO 纳米复合材料的制备 将一定浓度的体积比 1 ∶1 的 Zn (NO3 ) ·6H2 O
和 (N H4 ) 2 CO3 混合 ,得到白色沉淀物 。将此白色沉 淀物作为前躯体 , 经离心 、洗涤数次至中性后待用 。
以 SD S 为表面活性剂溶于醇 /水溶剂与中性前躯体
一起转移到高压反应釜中 , 超声 30 m in 后 , 加入采
Abstract: H igh ly o rde red T iO 2 / ZnO nanocom p os ites w ith co re2shell s truc tu re w e re successfu lly fab rica ted by a tw o2s tep m e thod ( anod ic ox idation and hyd ro the rm a l m e thod) . The nanocom p osites w e re ana lyzed by m eans of a scann ing e lec2 tron m ic roscop e (S EM ) , doub le beam UV 2v is sp ec trop ho tom eter and transm iss ion e lectron m ic roscop e ( TEM ) . The p ho toca ta ly tic ac tiv ity of the p rep a red m a terial w as tes ted by tak ing m ethy l o range as a p o llu tan t on the m ode l and na tu2 ral ligh t as the ligh t sou rce. The resu lts show ed tha t, T iO 2 / ZnO com p os ite p ho toca ta lys t cou ld im p rove the u tiliza tion of sun ligh t, and cou ld show the bes t ca ta ly tic ac tiv ity under the cond ition of pH = 3 so lu tion and deg raded under the sun fo r 5 hou rs, w h ich reached to 90%. Key words: tw o2step m e thod; p ho toactiv ity; T iO 2 / ZnO; m e thy l o range
图 1 ( a) 、( b)分别为制得的 T iO2 纳米管 、T iO 2 / ZnO 纳米复合材料的 S EM 图 , 图 2 为 ZnO 纳米棒 的 TEM 图 。由图 1中可知单独制备的 T iO 2 纳米管 排列紧密 、清晰 , 管径约 100 nm。单独制备的 ZnO 纳米棒直径约 80 nm , 长径比高达 40, 分散性较好 , 不易团聚 。制得的 T iO 2 / ZnO 纳 米复 合材 料是 以 T iO2 纳米管为核心 , 周围包覆着含 ZnO 的复合纳
以太阳光为光源 , 在室温下光催化 , 采用 N aO H 和 稀 HC l调节溶液 pH 值 。分别以上述甲基橙溶液为 目标降解物 ,用 2 mm ×2 mm 的含有 T iO2 / ZnO 纳米 复合材料的钛基片 ,悬挂于烧杯中 , 令复合纳米材料 浸没于溶液中 , 进行光催化。实验表明在相同条件 下 ,甲基橙溶液 pH 值为 3时 ,光催化降解效率最高 。 T iO2 / ZnO 纳米复合光催化剂在酸性条件下降解速率 较高 ,可能由于 pH 影响 T iO2 / ZnO 纳米粒子的表面
收稿日期 : 2009211216 基金项目 :山东省自然科学基金资助项目 ( Y2008G25) ; 济南市高校自主创新资助项目 ( 200815063) 作者简介 :徐青 ( 19832) , 女 ,浙江余姚人 , 硕士研究生 ,主要研究方向为无机功能纳米材料合成与性质. E2m ail: 748873736@ qq. com 3 通讯作者 :吕伟 ( 19652) ,男 ,山东成武人 ,副教授 , 博士 ,主要研究方向为无机功能纳米材料合成与性质. E2m ail: lw ei@ sdu. edu. cn
度 , k是反应物的反应速率常数 , K是反应物在催化
剂上的吸附常数 , k和 K由反应体系中的许多因素
决定 , 包括光照强度 、反应物质量浓度 、反质量浓度较大 , 因此 ,
反应速率较快 。
213 pH 值对光光催化效率的影响 图 4 为甲基橙初始溶液质量浓度为 50m g /L ,
74
山 东 大 学 学 报 (工 学 版 )
第 40卷
电荷、能带位置等 ,而表面电荷直接影响光催化剂表 面光生电子 、空穴的迁移 ,从而影响光催化反应 [ 10211 ] 。
图 3 在不同 pH 值下 T iO 2 / ZnO 纳米光催化剂的 光催化降解率
F ig. 3 The deg rada tion ra te of T iO 2 / ZnO nano2p ho tocatalys t under d ifferen t pH
率随时间变化的曲线 。实验结果表明 , 在反应初期
光催化降解速率较快 , 而后速率有所降低 。这可能
与光催化反应动力学有关 , 根据 L angm u ir2H inshe l2
w ood (L 2H )模型 [ 9 ] :
r = - dρ/ d t = Kkρ/ ( 1 + Kρ) ,
(1)
其中 , r是反应物的总反应速率 ,ρ是反应物质量浓
T iO2 的实际应用 。本文采用二步法 (阳极氧化 - 水 热法 )合成 T iO2 / ZnO 纳米光催化剂 , 在太阳光照射 下 ,以甲基橙为模拟工业废水 , 研究了 T iO 2 / ZnO 纳 米光催化剂的光催化活性 。
1 实验部分
111 试剂和仪器 纯钛片 (纯度 99199% ) 、乙二醇 ( C2 H6 O 2 ) 、硝 酸锌 ( Zn (NO3 ) ·6H2 0 ) 、氟化 铵 (N H4 F ) 、碳 酸 铵 ( (N H4 ) 2 CO3 ) 、十二烷基苯磺酸钠 ( sod ium dodecy / benzene su lfona te, SD S ) 、甲基橙 (C14 H14 N3 N aO3 S ) 、
Ti O2 / ZnO 纳米光催化剂的制备及性能研究
徐青 , 吕伟 3
(山东大学化学与化工学院 , 山东 济南 250100)
摘要 :通过二步法 (阳极氧化法和水热法 )得到结构规则 、有序核 - 壳结构的 TiO2 / ZnO 纳米复合材料 ,并利用 SEM、UV 2vis、TEM 等方法对所制备的纳米复合材料进行了表征 。以甲基橙为目标降解物 ,自然光为光源 ,研究了 TiO2 / ZnO 纳米光催化剂的光催化活性 。结果表明 , TiO2 / ZnO 复合光催化剂能提高对太阳光的利用率 ,发现在降 解液 pH值为 3、太阳光催化降解 5 h时 ,催化剂的降解效果最好 ,降解率达 90%。 关键词 :二步法 ;光催化活性 ; TiO2 / ZnO;甲基橙 中图分类号 : TQ13912 文献标志码 : A
100 mL 的烧杯中 , 加入 2 mm ×2 mm 的含有 T iO 2 / ZnO 纳米复合材料的钛基片 , 悬挂于烧杯中 , 令纳
米复合材料浸没于溶液中 。在太阳光照射下 , 每隔
1 h取样测试 ,离心分离除去催化剂 , 取上清液用紫
外 - 可见分光光度计测定溶液在最大吸收波长处
( 464 nm )的特征吸收的吸光度 A (初始吸光度用 A0 表示 ) ,计算反应后甲基橙的降解率 。在实验所选
图 4 不同光催化剂随时间降解率的变化 F ig. 4 The deg rada tion ra te of d iffe ren t p ho toca ta ly tic