TiO2纳米管阵列的控温制备及其光电催化降解性能研究

摘要

随着染料工业的迅速发展,印染废水的处理成为了人们普遍关注的环境问题.半导体光催化技术因其反应速度快,降解彻底等优点成为了研究热点.光催化降解的原理是半导体光催化剂在光的照射下,产生了光生电子-空穴对,进而产生一些具有强氧化性的活性自由基如·OH等,这些活性自由基可以将染料分子分解成小分子物质,从而达到降解的目的.光电催化技术是在传统的光催化技术基础上发展起来的,由于外加偏压的加入,TiO2体内能带弯曲量发生了改变,从而大大提高了光生电荷的分离效率,避免了光生电荷的无效复合,提高了处理效率.为了探索外界温度对TiO2纳米管阵列制备过程的影响，本研究通过恒温水浴槽控制外界温度（分别将恒温水浴槽温度设定为30℃-60℃之间），用阳极氧化法制备得到一系列的TiO2纳米管阵列电极。制得的样品通过SEM、XRD等技术手段对其进行形貌及结构表征。SEM测试结果表明外界温度对Ti02纳米管阵列的表面形貌及管长有较大的影响，在一定温度范围内。纳米管管长随温度的增加而增加；超过一定温度后，纳米管管长随温度的增加而减少。此外，外界温度越高，制备的TiO2纳米管阵列的表面形貌越差，在其表面会形成一层无规则的“纳米草”结构。为了进一步研究这些电极的催化性能，以罗丹明B(RhB)作为目标降解物，用不同外界温度制备出的Ti02纳米管阵列电极对其进行光电催化降解。实验结果表明不同外界温度制备的TiO2纳米管阵列降解性能存在差异，随制各温度的升高，降解能力下降，在外界温度为60℃时制各的Ti02纳米管阵列降解性能最差。