吴卫明

太阳光照射下纳米Fe3+/ TiO2光催化性能研究

吴卫明

摘要:采用电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列，并通过浸渍法获得Fe3+离子修饰TiO2纳米管阵列，研究其光催化性能。结果表明，在过氧化氢存在条件下，通过太阳光照射30分钟，制备的Fe3+离子修饰TiO2纳米管(Fe-TN)阵列几乎完全分解亚甲蓝(MB)污染物(1×10-6M)。与纯TiO2纳米管(TN)阵列催化剂比较，Fe-TN阵列的光催化活性显然更高。

关键词:太阳光照射；TiO2纳米管；Fe3+离子；光催化

随着现代工业化的发展，自然环境正在遭受越来越严重的破坏。环境的净化是一个迫切需要解决的问题。作为光催化氧化的关键材料，二氧化钛(TiO2)具有制备容易、无害无毒、价格便宜和氧化能力强等优点[1]，为净化环境提供了有利条件。在紫外线的照射下，TiO2光催化剂可以被成功地用于净化空气和水，降解有机污染物和杀死细菌[2]。然而，在实际应用中，在紫外光照射下应用TiO2光催化剂是更为理想的，因TiO2光催化剂本身对可见光的利用率很低，从而影响了其实际应用。因此，为提高TiO2光催化剂光催化活性利用率，研究人员采用非金属掺杂、贵金属沉积、金属离子掺杂等方法来制备TiO2复合材料[3-5]。研究制备高效的可见光和太阳光光催化剂的许多方法应用而生[6-8]。然而，由于存在掺杂金属或非金属材料受热具有不稳定性，对贵金属沉积设施的要求过于苛刻等问题，从而影响了二氧化钛纳米管的实际应用[9-10]。

根据TiO2的光催化机理，当一个具有hv能量大小的光子或者具有大于半导体禁带宽度Eg的光子射入半导体时，光子能量从TiO2价带(VB)激发电子(e-)到TiO2的传导带(CB)，在导带上产生一个高活性电子(e-)，在价带上留下一个空穴(h+)，形成氧化还原体系。……