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    鈷摻雜TiO2納米管陣列薄膜的制備及其光催化還原性能

    652   編輯:中冶有色網   來源:王世琦,霍文燚,徐正超,張旭海,周雪峰,方峰  
    2024-04-09 15:14:50
    自Fujishima[1]等發現TiO2電極光催化分解水以來,基于半導體的多相光催化技術在能源、環境治理和材料合成等方面的應用備受關注[2] 在半導體光催化材料中,TiO2具有良好的抗腐蝕性、穩定性和無毒等特性,在環境治理、分解水制氫和太陽能光敏電池等領域得到了廣泛的應用[3] 但是,TiO2因禁帶寬度較大而只能響應紫外光且量子效率較低,使其光催化效率較低[3] 元素(N[4]、Fe[5]、Co[6]等)摻雜、貴金屬修飾(Au[7]、Ag[8]、Pd[9]等)、半導體復合[10]和表面敏化[11]等改性方法可提高TiO2對可見光的響應和光催化活性 同時,TiO2的形貌結構也影響其性能 垂直于基底的TiO2納米管陣列對入射光的散射可提高光的吸收效率和利用效率[12],其一維納米管狀結構也能促進光生電子和空穴的分離[13] 因此,改性TiO2納米管陣列薄膜在催化方面的應用受到了極大的關注 TiO2受光激發時產生的光生空穴具有強氧化性能,可將水體中的有機物礦化為水和無機離子[14] 同時,受光激發產生具有還原性的光生電子可將高價態的有害重金屬離子還原為毒性較低的低價態重金屬離子[15],為處理重金屬離子廢水提供了可行性 與工業上常用的吸附法、膜分離法以及化學沉淀法等方法相比[12],光催化還原法有低能耗、低成本、無二次污染等優點,是一種高效、適用范圍廣且環境友好的重金屬廢水處理方法[16] 但是,目前對光催化還原重金屬離子的研究主要集中在粉體材料,而粉體材料不易回收且可能產生二次污染[12] 本文用磁控濺射法在ITO玻璃上制備鈷摻雜TiO2納米管陣列薄膜,研究Co含量對TiO2納米管陣列薄膜組織、結構及光催化還原性能的影響 1 實驗方法1.1 樣品的制備 采用JGP450A2型高真空磁控濺射系統,使用拼靶方法進行磁控濺射 濺射鍍膜前將ITO玻璃在丙酮、無水乙醇、去離子水中分別超聲15 min,在ITO玻璃基底上制備Ti-Co合金薄膜 實驗參數列于表1 以Ti-Co合金薄膜為陽極、鉑片電極為陰極,在0.3%NH4F/乙二醇+3%vol水電解液體系中[5]施加30 V電壓進行陽極氧化2 h,制備鈷摻雜TiO2納米管陣列薄膜 將陽極氧化后的樣品放在乙二醇中超聲5 min,用去離子水沖洗后用壓縮氮氣吹干,最后將其在500℃管式爐((OTF-1200X型))空氣氣氛中退火
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