多壁碳纳米管/TiO2复合材料的合成及其光催化性能

摘要

TiO2被广泛应用于环境污染治理、新能源转换以及传感器等领域.通过负载导电材料复合(碳纳米管)拓宽纳米TiO2的光谱响应范围,提高光生电子-空穴对分离效率,是有效提高TiO2光催化性能的研究手段.以多壁碳纳米管和钛酸异丙酯为原料,采用溶胶-凝胶法合成碳纳米管负载的TiO2光催化剂.利用X射线单晶粉末衍射(XRD)、比表面积(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光拉曼(Raman)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)等对催化剂进行表征.通过在365 nm紫外光照射下,光催化降解亚甲基蓝来研究不同含量碳纳米管负载对TiO2光催化活性的影响.结果表明,负载2%碳纳米管的TiO2光催化效果有明显提高,对亚甲基蓝的降解率达90.6%.碳纳米管负载后,样品的比表面积增大,可见光吸收能力和光电流强度增强,光生电子寿命增长.同时,碳纳米管与TiO2构建了紧密的界面接触关系引起Ti-O键的缩短而有利于光生电子和空穴的分离从而产生大量h+、·OH和超氧自由基等活性基团,能有效提高光催化性能.