TiO纳米管和载铂TiO纳米管的制备及其光催化性能研究

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以TiO2(Degussa P25)和NaOH为原料,采用水热法制备了钛酸纳米管,将此纳米管在300℃、400℃、500℃焙烧5h后得到含有一定量锐钛矿相的TiO2纳米管(titaniananotube,简称TNT)。以该锐钛矿型TNT为基体,H2PtCl6·6H2O为Pt源,采用光还原沉积法制得载铂TiO2纳米管(Pt/TNT)。通过透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱及X-射线光电子能谱(XPS)等分析手段对制得纳米管的形貌、结构及组成进行了表征,并研究了它们的光催化性能。主要结论如下: 水热法制得的钛酸纳米管为无定型态,其组成为H2Ti2O5·H2O。随着水热反应时间的延长,纳米管的含量增加,管长增长;当水热反应温度在一定范围内,随着水热反应温度的升高,纳米管的含量增加,管长增长。对钛酸纳米管焙烧处理后制得TNT,随着焙烧温度的升高,TNT中锐钛矿的含量增加,但管状结构被破坏。将水热反应时间为48h,水热反应温度为150℃制得的钛酸纳米管经过400℃焙烧后,光催化降解亚甲基蓝(MB)的效果最好。另外,光催化反应条件对纳米管的光催化性能也有较大影响。当溶液为碱性、MB浓度较低且有空气参与时,纳米管的光催化性能较好。 Pt/TNT上的Pt颗粒以单质形式均匀分散在纳米管表面,且Pt/TNT的晶型结构较载Pt前没有发生明显变化。对于不同的污染物,载Pt后TiO2纳米管光催化性能的提高程度不同,Pt/TNT对甲基橙和罗丹明B的光催化降解性能较载Pt前有较大提高。以500℃焙烧后的TiO2纳米管为基体载Pt后,对罗丹明B的光催化效率提高最大。光还原沉积Pt的条件对Pt/TNT的性能有较大影响,氮气、乙醇都能促进光还原沉积过程,光还原时间以3h最佳;最佳载Pt量为0.57%;外表面沉积的Pt颗粒对光催化的贡献并不大,反而会降低光催化活性;Pt/TNT重复使用四次后,光催化活性仍保持良好。
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