BiFeO3-TiO2基納米管陣列復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)作為一種高級(jí)氧化技術(shù)，是目前解決全球環(huán)境污染問(wèn)題的研究熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的光催化劑TiO2，雖然具有價(jià)廉、低毒、穩(wěn)定以及可以重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，但是它的性能還不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，因此如何提高其光催化性能引起了人們廣泛關(guān)注。在TiO2眾多形態(tài)中，TiO2納米管具有高比表面積和良好的電子傳遞性能，然而TiO2材料自身的兩大缺陷即太陽(yáng)能利用率低及光生電子-空穴易復(fù)合，限制了TiO2納米管在實(shí)際中的應(yīng)用。鈣鈦礦催化劑材料的代表之一B

2、iFeO3，具有獨(dú)特的鐵電性和鐵磁極化性質(zhì)。若利用鐵電化合物微觀固有的電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)光生電荷的高效分離，可能會(huì)提高微區(qū)光電壓強(qiáng)度與能量轉(zhuǎn)換效率，增強(qiáng)TiO2材料的光活性。本文工作以TiO2納米管陣列電極為基礎(chǔ)，分別利用BiFeO3以及摻雜金屬Co的BiFe0.5Co0.5O3對(duì)其進(jìn)行改性，并對(duì)復(fù)合催化劑的形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)特性、光電化學(xué)性質(zhì)以及光催化降解活性，進(jìn)行表征和分析研究。本文圍繞以上內(nèi)容，主要展開(kāi)了以下工作:
　　(1)結(jié)合陽(yáng)極氧

3、化技術(shù)和電化學(xué)沉積技術(shù)制備了BiFeO3/TiO2納米管陣列復(fù)合電極，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，負(fù)載BiFeO3之后TiO2納米管的光吸收范圍發(fā)生了紅移，光生電荷分離效率得到提高;復(fù)合電極顯著提高了可見(jiàn)光區(qū)的光電流，光電轉(zhuǎn)換效率相比TiO2納米管提高了約7倍，BiFeO3有效抑制了光生電子-空穴的復(fù)合。
　　(2)采用陽(yáng)極氧化技術(shù)和超聲輔助浸漬沉積法聯(lián)合制備了BiFeO3/TiO2納米管陣列復(fù)合電極，其光電轉(zhuǎn)化效率約為原TiO2納米管電極的4

4、.6倍。在不同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行了光電催化降解羅丹明B的對(duì)比研究，可見(jiàn)光照射下復(fù)合電極對(duì)羅丹明B的催化降解效率提高了約10倍。
　　(3)采用陽(yáng)極氧化技術(shù)和真空輔助浸漬法聯(lián)用制備了Co摻雜的BiFe0.5Co0.5O3/TiO2納米管陣列電極。結(jié)果表明，BiFe0.5Co0.5O3顆粒負(fù)載到TiO2納米管的管壁以及管的端口上方，并且負(fù)載之后顯著拓寬了TiO2納米管的可見(jiàn)光吸收范圍，有效提高了其光生電子-空穴的分離效率。此外，通過(guò)原位紅