TiO2—金属复合纳米阵列的制备及其用于废水中有机物降解的研究

TiO2是当前最有应用潜力的一种光催化剂，具有化学性质稳定、无毒、来源丰富等优点，在光降解废水中污染物领域有广阔的应用前景。但因其带隙较宽,难以有效利用太阳光，且光生电子空穴对容易复合而影响其光催化效率。本项目以TiO2纳米颗粒为结构单元组装特殊结构的多级TiO2纳米管阵列，发展一种组装多级TiO2纳米管阵列的新方法，并以此多级TiO2纳米阵列为模板用电化学方法制备TiO2-金属复合纳米阵列，对复合纳米阵列中TiO2和金属之间电子传输作用机理进行系统研究，最终获得TiO2-金属复合纳米阵列的优化合成和稳定化规律。制备得到的TiO2-金属复合纳米阵列中TiO2和金属分散均匀，有很强的相互作用，能有效地捕获光生电子，降低TiO2中光生电子空穴对的复合率，降低TiO2的带隙，从而提高光催化效率，在光降解废水中的有机污染物、治理废水、提高废水回收率方面具有重要的科学意义和潜在的应用前景。

TiO2 是当前最有应用潜力的一种光催化剂，具有化学性质稳定、无毒、来源丰富等优点，在光降解废水中污染物领域有广阔的应用前景。但因其带隙较宽,难以有效利用太阳光，且光生电子空穴对容易复合而影响其光催化效率。本项目对多级TiO2纳米阵列进行掺杂改性，研究其光催化性能，并对Ag+的掺杂改性机理做了研究探讨，我们将可见光波段的扩展主要归因于杂质在能级结构中形成亚能级，亚能级的形成使得光激发需要的能量小于Eg，金属银簇沉积在多级TiO2纳米棒表面后，在光照下光生电子向银颗粒上迁移并富集，促进了光生电子和空穴的分离，从而提高了光催化反应的效率。在得到的锐钛矿相TiO2纳米阵列中，少量Ag+取代了TiO2晶格中的部分氧原子，形成了Ti-O-Ag键，Ag的掺入引起了TiO2吸收带边的红移。理论表明，Sp态与价带的混合使得价带本身的宽度增加，从而减小了禁带宽度。制备得到的TiO2—金属复合纳米阵列中TiO2 和金属分散均匀，有很强的相互作用，能有效地捕获光生电子，降低TiO2 中光生电子空穴对的复合率，降低TiO2 的带隙，从而提高光催化效率，在光降解废水中的有机污染物、治理废水、提高废水回收率方面具有重要的科学意义和潜在的应用前景。