TiO_2纳米管阵列覆盖Si薄膜光催化还原CO_2性能的研究

编号：NMJS03396

篇名：TiO_2纳米管阵列覆盖Si薄膜光催化还原CO_2性能的研究

作者：刘有松； 张斌； 朱蕾； 常晓峰； 李健生； 姬广斌；

关键词：硅； 二氧化钛； 光催化； 还原； 甲酸； 总有机碳；

机构： 南京航空航天大学材料科学与技术学院； 南京理工大学环境与生物工程学院；

摘要： 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。