脱合金法制备纳米多孔TiO2及其光催化/光电化学性能的研究

TiO2作为一种宽禁带半导体，性质稳定，无毒，具有高的光催化活性，尤其以太阳能化学转换和存储为主要背景的半导体光催化特性而引起广大科研工作者的兴趣，在降解废水中有机污染物、去除有害无机气体、杀菌和净化空气等方面得到了广泛的应用。纳米科学和纳米技术的发展也为TiO2材料的研究提供了更为广阔的空间。然而，现有的纳米TiO2催化材料存在着难以回收，活性成分损失大，太阳光利用率低下等问题亟待解决。本研究首先采用液态急冷技术制备非晶态的Ti基合金，然后采用不同的脱合金的方法将Cu进行选择性腐蚀，形成具有纳米多孔结构TiO2材料，并对其催化性能进行研究。采用了恒电位方法可以在TiCu非晶态合金表面制备厚度约500 nm的纳米多孔层，该纳米多孔层主要组成为TiO2以及其他一些氧化物，平均孔径约50 nm，该多孔层具有良好的电催化活性；脉冲电位方法可以制备10 微米以上厚度的纳米多孔层，其成分和孔隙结构与恒电位法制备的多孔层没有明显区别；化学法获得厚度大于10 微米的纯TiO2纳米多孔材料，通过改变实验参数可以控制其晶体结构，该材料具有较大的比表面积和光催化活性。本项目的科学意义在于探索一种新的纳米TiO2材料合成方法，将通常应用在金属材料体系中的脱合金方法制备纳米多孔氧化物，同时力图揭示纳米多孔TiO2的形成机制，及其微观结构与催化性能之间的关系。