中国粉体网7月23日讯  TiO2 纳米管作为一种新型材料, 具有独特的、 高度有序的阵列结构和良好的力学性能、化学稳定性以及 抗腐蚀性能, 在光催化、光解水制氢、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。作为 TiO2 的又一种存在形式, TiO2 纳米管比纳米膜具有更大的比表面积, 因而具有较强的吸附能力, 可望提高 T i O2 光电转换效率、 光催化性能, 特别是如果能在管中装入更小的无机、有机、金属或磁性纳米粒子组装成复合纳米材料, 将会大大改善 TiO2的光电、电磁及催化性能。在此将简要介绍共掺杂改性 T i O2 纳米管的最新进展。

    当掺杂的元素适当时, 共掺杂元素之间会出现协同 效应, 可进一步提高 T i O2 纳米管的光催化活性。

1 非金属与非金属共掺杂

    Shi 等采用等离子体电解法对 T i O2 纳米管实现了 C、N 共掺杂。XP S 结果表明, C、 N 掺入了 T i O2 晶格中。紫外漫反射光谱 分析表明, C、 N 共掺杂 T i O2 纳米管对可见 光(
> 400n m )的响应增强, 其在可见光下降解甲基橙溶液表现出高催化活性。Su在含有 1 / 12 m ol / L C2H 2 O4 + 1 . 0%H I O3 + 0. 5 % NH 4 F 的电解液中以 20V 电压氧化钛片, 制得N 与 F 共掺杂的纳米管阵列, N、 F 的协同效应有助于提高T i O2 纳米管的光电催化能力。Chen 等采用电化学阳极氧化法, 以 H 3 P O4 和 H F 混合液为电解液制备了 P - F 共掺杂T i O2 纳 米 管, 此 掺 杂 的 T i O2 纳 米 管 直 径 100 nm 、 管 长51 0nm, 通过 XP S 看到, P 、 F 成功掺入 T i O2 纳米管中, 二者的协同效应使掺杂的 T i O2 对可见光的吸收范围扩大。

2 非金属与金属共掺杂

    H uang 等在水热法制备纳米管的基础上, 采用分步浸渍法制得 P t 、 N 共掺杂的 T i O2 纳米管。其中存在于 T i O2 纳米管表面的 Pt 原子充当电子的捕获阱, 抑制电子 - 空穴的复合; 掺入 T i O2 纳米管中的 N 原子窄化了 T i O2 的禁带宽, 对可见光吸收增强。P t 和 N 掺杂的协同效应提高了纳米管的光催化活性。