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1、TiO2納米管論文：改性TiO_2納米管光電極制備及可見(jiàn)光下光電催化性能研究【中文摘要】TiO2催化劑由于其成本低、無(wú)毒、活性高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用于去除難降解有機(jī)物。然而,其存在禁帶寬度過(guò)大（3.2eV）等缺陷,限制了其在污染治理中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)TiO2進(jìn)行過(guò)渡金屬離子摻雜能夠有效減小其禁帶寬度,拓寬光譜響應(yīng)范圍。作為內(nèi)分泌干擾物的一種,壬基酚廣泛存在于洗滌劑、紡織、造紙等工業(yè)生產(chǎn)中,它能夠長(zhǎng)期存在于自然界中,很難被生物降解,其降解一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文采用陽(yáng)極氧化法制備了TiO2納米管
2、光電極,通過(guò)電沉積對(duì)其進(jìn)行W摻雜改性,拓寬了其光譜響應(yīng)范圍,研究了W/TNT光電極對(duì)壬基酚的光電催化降解效果。采用陽(yáng)極氧化法制備了TiO2納米管（TNT）光電極?？疾炝酥苽潆妷骸r(shí)間、煅燒溫度等條件對(duì)TNT陣列的表面形貌和結(jié)構(gòu)的影響,利用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）、能量散射X射線能譜（EDX）等手段對(duì)光電極進(jìn)行了表征。以羅丹明B為目標(biāo)污染物,考察了不同制備條件對(duì)TNT光電極在可見(jiàn)光下的光催化性能的影響。結(jié)果表明,通過(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)極氧化過(guò)程中的參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同尺寸和結(jié)構(gòu)的TNT光電極的可控制備。采用電化學(xué)沉積
3、的方法,以TNT陣列光電極為基體,制備了W摻雜的TiO2納米管陣列光電極。優(yōu)化了W/TNT光電極的最佳摻雜條件,考察了W/TNT光電極的光催化性能。結(jié)果表明,光電極的最佳制備條件為:沉積電壓為3V、電極間距為1cm、沉積液（NH4）2WO4濃度為1.0g/L、沉積時(shí)間為10min、煅燒處理溫度為550℃。W/TNT光電極的表征結(jié)果顯示W(wǎng)的摻雜會(huì)抑制銳鈦礦相TiO2晶粒的生長(zhǎng)以及晶相轉(zhuǎn)變過(guò)程;XPS圖譜分析表明W元素通過(guò)摻雜進(jìn)入到了TiO2晶格內(nèi)部形成W-Ti-O鍵;WTNT光電極對(duì)可見(jiàn)光的光譜響應(yīng)范圍發(fā)生紅移;改性與未改性
4、TiO2納米管光電極對(duì)羅丹明B的降解效果表明,相對(duì)于未摻雜的TNT光電極,W/TNT光電極對(duì)羅丹明B的降解效果更優(yōu),摻雜后的光電極具有更佳的光（電）催化活性。采用W/TNT光電極在可見(jiàn)光下對(duì)內(nèi)分泌干擾物壬基酚進(jìn)行光電催化降解,考察了壬基酚光電催化降解過(guò)程中的影響因素,研究了該過(guò)程中壬基酚的礦化過(guò)程。結(jié)果表明,pH值在中性條件下,光電極對(duì)壬基酚的光電催化降解效果最佳;隨著反應(yīng)中壬基酚初始濃度增加,W/TNT光電極對(duì)壬基酚的降解效率逐漸下降;隨著外加偏壓的增加,壬基酚的光電催化降解效率逐漸增大,而外加偏壓高于2.0V時(shí),進(jìn)一步
5、增加電壓反而不利于壬基酚的降解;催化劑面積的增大,有利于光電極對(duì)壬基酚光電催化降解效果的提高。在壬基酚光電催化反應(yīng)過(guò)程中,壬基酚分子在·OH的作用下經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物,而不是被完全礦化成CO2和H2O?！居⑽恼縏itaniumdioxide（TiO2）hasbeenwidelyutilizedintheenvironmentalprotectionasthephotocatalystforthedegradationoforganicpollutantsduetoitslowcost,non-toxicity
6、,excellentstabilityandwithoutsecondarypollution.However,thewidebandgapenergyofTiO2catalyst（3.2eV）limitsthisphotocatalyst’sapplicationintheprocessofenvironmentalprotection.PhotoelectrodedopingcouldeffectlydecreasethebandgapenergyofTiO2bydopingwithtransitionmetalele
7、ments,whichcouldextendtheresponseofTiO2tovisiblelight.AsoneofthetypicalEnvironmentalEndocrineDisruptors（EEDs）,NonylPhenol（NP）,hasattractedgreatattentionowingtotheirwidelyusedinthemanufacturesofdetergent,textileandpapermaking,whicharelong-standingandbio-refractoryo
8、rganiccompounds.ItisofsignificantimportancetodevelopnewtreatmenttechnologiesforthedegradationofNPintheenvironment.Inthiswork,theTiO2nanotube（TNT）photoel
