刘有松 张 斌 朱 蕾 常晓峰 李健生 姬广斌＊,

(1南京航空航天大学，材料科学与技术学院，南京 211100)

(2南京理工大学，环境与生物工程学院，南京 210094)

TiO2纳米管阵列覆盖Si薄膜光催化还原CO2性能的研究

刘有松1张 斌1朱 蕾1常晓峰1李健生2姬广斌＊,1

(1南京航空航天大学，材料科学与技术学院，南京 211100)

(2南京理工大学，环境与生物工程学院，南京 210094)

本工作采用CVD法在阳极氧化TiO2纳米管阵列膜表面沉积一层非晶Si膜，通过退火后得到晶化了的Si膜/TiO2纳米管阵列的复合结构，并初步就其光催化还原CO2制备碳氢化合物的活性进行研究。拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)等微结构表征结果表明所制备的TiO2纳米管阵列的厚度为270 nm左右，管直径约为70 nm，管壁厚度约为16 nm。覆盖的Si膜已晶化，其厚度约为300 nm。通过高效液相色谱(HPLC)及总有机碳(TOC)来检测光催化还原液相产物中的甲酸及总有机碳含量，发现负载Si膜后的TiO2纳米管阵列光催化性能有所提高，在装有400cut滤光片氙灯照射2 h下TOC含量从21.2 mg·L-1增长到29.5 mg·L-1，表明Si与TiO2的复合可有效的提高光催化还原CO2的活性，这可能与该异质结结构可增加对光的吸收并且可降低光生空穴-电子对复合有关。光催化循环实验表明所制得的催化剂在循环5次后仍可保持91.6%的催化活性。

硅；二氧化钛；光催化；还原；甲酸；总有机碳

0 引 言

长期以来，石油天然气等碳氢化合物燃料作为现在社会中最重要的能源，在人类社会的发展中具有不可替代的重要作用。但由于碳氢化合物燃料的不可再生性，能源紧缺成为了阻滞社会发展的重要因素，而其在燃烧过程中带来的巨大环境问题也不容忽视，如CO2的排放[1]所引起的温室效应等。……