【摘 要】
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一维二氧化钛(1D TiO_2)纳米管具有较高的比表面积、丰富的表面活性位点和较短的光生载流子传输距离,表现出良好的光催化性能,同时也是构筑复合材料的优良宿主。然而TiO_2存在很显著的问题,较宽的带隙,只吸收紫外光,影响太阳光的利用率;低的光生电荷分离效率也很大程度影响了光催化性能。针对于TiO_2存在的显著问题,我们通过溶剂热结合高温表面氢化的方法,制备了缺陷型的一维介孔锐钛矿TiO_2纳米管
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一维二氧化钛(1D TiO2)纳米管具有较高的比表面积、丰富的表面活性位点和较短的光生载流子传输距离,表现出良好的光催化性能,同时也是构筑复合材料的优良宿主。然而TiO2存在很显著的问题,较宽的带隙,只吸收紫外光,影响太阳光的利用率;低的光生电荷分离效率也很大程度影响了光催化性能。针对于TiO2存在的显著问题,我们通过溶剂热结合高温表面氢化的方法,制备了缺陷型的一维介孔锐钛矿TiO2纳米管。表面氢化后的TiO2纳米管带隙变窄,拓展光响应范围到可见光区。可将其作为宿主构建复合体材料来进一步提高光生电荷分离效率,进而提升光催化性能。本论文针对以上问题研究了缺陷型介孔TiO2纳米管及其复合体的合成及与光催化性能之间的对比,对此我们作出以下三方面陈述:1、通过溶剂热和表面高温氢化方法制备了具有表面缺陷的一维介孔锐钛矿TiO2纳米管(H-TiO2)。H-TiO2的产氢性能(9.8 mmol h-1 g-1)优异,比原始的白色Air-TiO2纳米管(3.8 mmol h-1 g-1)提高了约2.5倍。这种优异的性能归因于一维纳米管材料快速的电子传输通道以及具有较大比表面积的介孔结构提供了丰富的表面活性位点。2、通过高温热还原方法制备了具有表面缺陷的B掺杂缺陷型介孔TiO2纳米管(B-TiO2)。B掺杂缺陷一维TiO2纳米管催化剂的光催化产氢性能(17.4 mmol h-1 g-1)优异,是Air-TiO2(3.8 mmol h-1 g-1)的4.5倍多,是H-TiO2(9.8 mmol h-1g-1)的近1.8倍。3、以B-TiO2为宿主,通过搅拌和超声湿浸渍策略合成了NiO纳米粒子/B掺杂缺陷型介孔TiO2纳米管复合体(NiO/B-TiO2)。NiO/B-TiO2具有良好的光催化产氢性能(24.1 mmol h-1 g-1)是B-TiO2(17.4 mmol h-1 g-1)的近1.4倍。这种新的合成策略为开发新颖的光催化复合材料提供了新的思路,在清洁能源领域具有潜在的应用前景。
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