稀土离子掺杂TiO2纳米管阵列的制备
关键词：TiO2纳米管阵列; 阳极氧化法; 稀土离子掺杂; 光催化; 甲基橙
Preparation of Rare-earth Ion-doped TiO2 Nanotube Arrays
Abstract: In this paper,La, Eu doped TiO2 nanotube arrays were prepared by anodic oxidation. The catalysts were charactered by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), UV-visible diffuse reflectance(UV-Vis), fluorescence spectroscopy(FS), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and other testing methods. The crystal structure, surface morphology and optical performance of La, Eu doped TiO2 nanotube arrays were analyzed. The results demonstrated that La, Eu doping had no effect on crystalline. The surface morphology varied with the concentration and flaky nanotubes partially came out in layers. The optimum doping amount of La and Eu separately were 1.0% and 1.2%. Their degradation rates of methyl orange were 83.6% and 70.9% respectively under 500W mercury lamped after 2h. All these described that the photocatalytic activity of La, Eu doped TiO2 nanotube arrays were effectively improved.
Key Words: TiO2 nanotube array; Anodic oxidation; Rare-earth doped; Photocatalytic; Methyl orange
目 录
摘 要 1
引 言 2
1 实验部分 3
1.1 试剂与仪器 3
1.2 实验过程 3
1.3 样品表征 4
1.4 光催化实验 4
2 结果与讨论 5
2.1 La/TiO2纳米管阵列的表征 5
2.2 Eu/TiO2纳米管阵列的表征 7
2.3 荧光光谱分析 10
2.4 光催化性能分析 11
3 结 论 12
参考文献 13
致 谢 15
稀土离子掺杂TiO2纳米管阵列的制备引 言
近年来,随着室内装修热潮的到来，室内空气污染成了一个热点问题。室内有害气体主要是装饰材料等放出的甲醛，还有生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢、氨气等，这些气体在百万分之几时即能使人产生不适感。纳米TiO2可以通过光催化作用，将吸附于自身表面的有害物质分解氧化，从而使空气中这些物质的浓度降低，减轻或消除环境不适感。纳米TiO2是一种重要的无机功能材料，由于其具有无毒、气敏、湿敏、催化活性高、稳定性好等优点[1-3]而引起人们的注意。2001年，Grime[4]发现了纳米TiO2管，研究表明具有整齐管状形貌的纳米TiO2有较好的吸附能力、较大的比表面积、独特的结构[5,6]。纳米TiO2作为光催化材料，是其中最有应用潜力的一种光催化剂，它在介电材料、有机-无机太阳能电池、废水处理、抗菌、自洁材料、化妆品、涂料、气体传感器等许多领域有着广泛的应用[7-10]。
采用电化学阳极氧化法[11-13]制备TiO2纳米管阵列方法易行，操作简单，制备的纳米管阵列整齐有序，并且克服了纳米管粉体不易回收和重复利用的弱点。因此，阳极氧化法制备TiO2纳米管是一种极有前途的方法，这种方法制备的TiO2纳米管阵列应用于光催化降解有机污染物方面效果更佳。但是，TiO2的光催化仍然存在一些问题：TiO2(锐钛矿相)的禁带宽度为3.2eV，仅能在紫外光的照射下才能表现出光催化活性，对太阳光的利用率只有3%～5%；TiO2的光生电子与空穴对的寿命短，复合率高[14-17]。如何掺杂改性TiO2，提高其光催化活性和效率是目前研究的热点。