TiO2納米管陣列的制備及其光解水性能優(yōu)化研究.pdf

1、利用太陽能分解水制取氫氣是獲取可再生能源的理想方法。TiO2納米管陣列在光解水的應(yīng)用有極大的潛力。然而獲得規(guī)整的開口TiO2納米管陣列仍存在困難，相結(jié)構(gòu)對(duì)TiO2納米管陣列光電性能的影響仍有待探討，TiO2納米管/Ti基底界面阻擋層厚度控制仍鮮見報(bào)道。再者，目前TiO2納米管陣列光解水的能量轉(zhuǎn)換效率約為1％，遠(yuǎn)小于目標(biāo)值10％。針對(duì)以上問題，本研究改進(jìn)制備規(guī)整開口的TiO2納米管陣列的方法，研究TiO2納米管陣列相結(jié)構(gòu)對(duì)光解水性能的影響

2、，以期提高光解水的能量轉(zhuǎn)換效率。
　　改進(jìn)了的制備規(guī)整開口的TiO2納米管陣列方法為單液兩步陽極氧化法：首先通過陽極氧化并退火在金屬Ti表面形成金紅石相保護(hù)膜，再通過第二步陽極氧化使保護(hù)膜的孔洞向下生成規(guī)整的納米管陣列，并且保護(hù)膜在溶液中有較好的抗腐蝕性能，能有效阻隔納米管口與電解液的接觸，避免納米管口因化學(xué)溶解而分裂成納米線。本方法所制備的TiO2納米管的壁厚、外直徑和長(zhǎng)度分別為20nm、135nm和21μm左右。
　　研

3、究了熱處理對(duì)TiO2納米管陣列的相結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明：隨著退火溫度升高，TiO2納米管結(jié)晶度提高，光電流密度也隨之增大。而當(dāng)退火溫度高于650℃時(shí)，金紅石相的出現(xiàn)降低了銳鈦礦相的含量，光電流密度下降。采用更快的冷卻速率，銳鈦礦-金紅石相轉(zhuǎn)變起始溫度向高溫推移，說明較快的冷卻速率能抑制金紅石相的形核與長(zhǎng)大。采用較快的冷卻速率能抑制冷卻過程中TiO2納米管/Ti基底界面阻擋層厚度的增加，利于光電流密度的提高。
　　利于XPS進(jìn)行