研究目的
通过SILAR法用菊花状BiOI纳米花修饰TiO2纳米管阵列以增强其光催化性能,并研究其对有机染料和重金属离子去除的光电催化活性。
研究成果
BiOI/TiO?纳米管复合材料,尤其是具有菊花状纳米结构的样品7,由于增强的可见光吸收和通过p-n异质结实现的高效电荷分离,展现出优异的光电催化性能。这为有机染料和重金属离子的环境修复提供了一种有前景的方法,并在合成和应用方面具有进一步优化的潜力。
研究不足
BiOI在TiO?纳米管上的沉积对SILAR循环次数敏感;过多循环(如9次和13次)会导致纳米片无序堆积,降低可见光响应和PEC性能。该方法在大规模应用中可能存在可扩展性问题。优化循环次数对避免形貌退化至关重要。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用连续离子层吸附与反应(SILAR)法在TiO?纳米管阵列(TiO? NTs)上沉积BiOI纳米片/纳米花。通过改变SILAR沉积循环次数(3、7、9和13次)调控形貌与界面连接,以增强可见光响应和载流子传输,理论模型包含p-n异质结形成以实现高效电子-空穴分离。
2:9和13次)调控形貌与界面连接,以增强可见光响应和载流子传输,理论模型包含p-n异质结形成以实现高效电子-空穴分离。 样本选择与数据来源:
2. 样本选择与数据来源:样本制备于钛基底,TiO? NTs通过阳极氧化法制备,BiOI采用Bi(NO?)?·5H?O和KI溶液沉积。选择依据为不同SILAR循环次数以研究形貌与性能关系。
3:实验设备与材料清单:
设备:扫描电子显微镜(日立SU 8010)、紫外-可见分光光度计(Cary 60)、电化学工作站(CHI660E)、500W氙灯太阳光模拟器(CEL-S500)。材料:钛基底、硝酸铋(Bi(NO?)?·5H?O)、碘化钾(KI)、Na?SO?、染料(甲基橙、罗丹明B、亚甲基蓝)、Cr(VI)溶液、清除剂(叔丁醇、苯醌、EDTA-2Na、DMSO)。
4:0)、紫外-可见分光光度计(Cary 60)、电化学工作站(CHI660E)、500W氙灯太阳光模拟器(CEL-S500)。材料:
4. 实验流程与操作步骤:TiO? NTs通过阳极氧化制备。BiOI沉积步骤:将TiO? NTs浸入Bi(NO?)?溶液30秒,去离子水冲洗;浸入KI溶液2分钟,冲洗;循环3、7、9、13次后300°C煅烧2.5小时。表征包括SEM、XPS、紫外-可见漫反射光谱,光电流效率测试采用三电极体系在固定电位下进行太阳光照射。
5:实验流程与操作步骤:
5. 数据分析方法:光电流降解效率通过特定波长紫外-可见吸收计算,动力学分析采用准一级模型,活性物种通过清除剂实验鉴定,光电流与光电压通过电化学方法测量。
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