CNTs/TiO2复合材料的制备及光催化性能研究
2020-10-27秦艳利赵鹏羽王雨晴孙博慧
沈阳理工大学学报 2020年3期
关键词:复合材料
秦艳利,杨 艳,赵鹏羽,王雨晴,孙博慧
(1.沈阳理工大学 理学院,沈阳 110159;2.中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家实验室,沈阳 110016)
水资源严重匮乏、水污染严重是全球性的难题。工业生产等造成的有机废水可谓是水污染的主要原因之一,因此有效的降解有机污染废水相当重要。便捷低廉的新型光催化技术可以对有机废水深度净化,被认为是最有前景的水污染处理方法之一。
1967年,光催化技术由富士岛和本田首次发现,其可以将光能转化为化学能[1]。这种技术利用太阳光驱动一系列化学反应,在反应过程中可产生高氧化性的羟基自由基,能降解大部分有机污染物,不会产生二次污染,可回收再利用、耗能低、反应速度快等优点,受到越来越多的关注。常见的半导体光催化剂有TiO2[2]、ZnO[3]、CdS[4]、WO3[5]、Fe2O3等。其中TiO2相比WO3、Fe2O3等许多半导体材料有更高的光催化活性;比ZnO、CdS等光照吸收更稳定,不易产生光辐射[6]。但TiO2较宽的禁带使其只对紫外光有响应,限制了其在可见光范围的应用;且其光生电子空穴寿命短,复合较快,也影响了光催化效率,因此必须对其改性[7-8]。
碳材料具有的高导电性、大比表面积、高化学稳定性等优点,将其与TiO2复合有利于降低TiO2的光生载流子复合几率,提高其量子效率,并可增强对有机污染物的吸附,进而提高TiO2光催化效率[9-12]。碳纳米管(CNTs)这种独特的碳材料,除拥有这些性能外,还具有大长径比、一维管腔等独特的内在结构,因此表现出特殊的金属或半导体性。将CNTs和TiO2复合,可以将两者的优势结合起来,有效的改善TiO2的光催化效率。……
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