TiO-,2-基光催化材料及CuBi-,2-O-,4-薄膜材料的科學(xué)制備及性能研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源和環(huán)境問(wèn)題現(xiàn)在已經(jīng)成為人類社會(huì)所面臨的最嚴(yán)峻的問(wèn)題之一。自從1972年，F(xiàn)ujishima和Honda教授首先報(bào)道了用Ti02作為光催化劑分解水制取氫氣和氧氣后，光催化技術(shù)便被認(rèn)為是解決環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題的最有效、最具有前景的方案。而納米Ti02光催化材料，由于其具有耐光腐蝕、耐酸堿性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較強(qiáng)的氧化還原能力、來(lái)源豐富、無(wú)毒不產(chǎn)生二次污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，在光催化領(lǐng)域依然被認(rèn)為是當(dāng)前最有潛力的光

2、催化劑。但目前Ti02能量轉(zhuǎn)化效率依然比較低，主要由于以下兩方面原因：①Ti02禁帶寬度為3.2eV，對(duì)太陽(yáng)光譜的利用率較低；②光生電子空穴對(duì)在很短的時(shí)間內(nèi)復(fù)合，光生載流子難以分離。另外，Ti02納米粉體還存在難以回收，造成催化劑不能重復(fù)利用等缺點(diǎn)，需要將其負(fù)載在其它基底上。
　　 近年來(lái)，人們?cè)谔岣逿i02的量子產(chǎn)率和促使Ti02對(duì)光催化響應(yīng)上進(jìn)行了大量的改性研究，主要方法有染料敏化、非金屬摻雜、金屬摻雜、貴金屬沉積、半導(dǎo)體復(fù)

3、合等。其中半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑，可以同時(shí)解決以上①②兩大問(wèn)題，另外如果做成薄膜，即可以同時(shí)解決以上三個(gè)問(wèn)題。本論文的實(shí)驗(yàn)體系采用的改性方法是半導(dǎo)體復(fù)合，主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1.化學(xué)浴沉積法制備了可見(jiàn)光響應(yīng)高催化活性的TiO/Sb203納米復(fù)合物。在可見(jiàn)光照射下，其復(fù)合物的光催化性能較單一的半導(dǎo)體有了很大改善。我們研究了生長(zhǎng)環(huán)境對(duì)光催化性能的影響。在中性環(huán)境中，其粒子較大，120min內(nèi)對(duì)甲基橙的降解率為50％，在適當(dāng)?shù)乃嵝?/p>

4、環(huán)境下，不僅形貌有了很大改變，其光催化降解性能也大大提高，20min內(nèi)甲基橙即被完全降解。另外還討論了Sb203和Ti02摩爾比例對(duì)光催化性能的影響，當(dāng)Sb203和Ti02的比例為15％時(shí)，降解效率最高。
　　 2.無(wú)水化學(xué)浴沉積法制備Ti02/Sb2S3納米復(fù)合物。結(jié)果表明：在紫外光照射下生長(zhǎng)的復(fù)合物，Sb2S3粒子的附著率高，形貌也比較均勻，光催化效率也得到明顯提高。另外在紫外光照射下生長(zhǎng)的Sb2S3修飾的Ti02納米帶復(fù)合

5、物，形貌均一，比表面積大大增加。
　　 3.磁控濺射法生長(zhǎng)了CuBi204納米薄膜①通過(guò)控制變量法逐步改變生長(zhǎng)條件成功探索了制備CuBi204納米薄膜的最優(yōu)生長(zhǎng)條件：普通玻璃襯底、500。C的生長(zhǎng)溫度；②在最優(yōu)生長(zhǎng)條件的基礎(chǔ)上，我們探究了功率對(duì)樣品結(jié)構(gòu)及光響應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)功率高于100W時(shí)，樣品有(201)單晶取向；③沉積在ZnO納米陣列上負(fù)載貴金屬Ag的CuBi204薄膜，相對(duì)于在普通玻璃襯底上生長(zhǎng)的Ag/CuBi204薄膜