Au负载N掺杂TiO2纳米管阵列的制备及其性能

摘要

TiO2纳米管阵列较大的禁带宽度是导致其光催化效率较低的重要原因,采用磁控溅射、阳极氧化以及气氛退火相结合的方法对TNAs改性后制备了Au负载N掺杂TiO2纳米管阵列(Au@N-TNAs),然后以甲基橙为目标污染物,进一步分析了Au@N-TNAs在不同Au负载量时光降解效率的变化情况.采用SEM、XRD、TEM和X射线光电子能谱(XPS)等对Au和N在Au@N-TNAs中的存在形式进行表征和分析,发现Au主要是负载在TiO2纳米管阵列上,而N元素则是以掺杂的方式进入TiO2纳米管阵列的晶格中.此外,在光降解试验中发现通过Au负载与N掺杂相结合的方法对TiO2纳米管阵列进行复合改性后,TiO2纳米管阵列的光催化效率得到显著提升,其中20s-Au@N-TNAs具有最佳的光降解效率.但Ti-N薄膜中间的Au层太厚时会影响阳极氧化过程中TiO2纳米管阵列的生长,而且过量的Au在退火处理时很难及时地扩散均匀,进而使得改性后的TiO2纳米管阵列(40s-Au@N-TNAs)的光催化效率明显降低.