铂纳米粒子填充二氧化钛纳米管
随着经济和社会的高速发展, 环境污染问题也越来越严重. 如何通过高效、绿色、节能型的催化材料来解决日益突出的环境问题是目前人们广泛关注的热点之一. 以TiO2为代表的光催化材料具有物理化学性质稳定、光催化效果彻底、无毒价廉、且具有一定的工业生产规模等优点, 因而可广泛应用于环境污染治理等领域. 然而, TiO2带隙宽度高,只能被占太阳光 3%~5% 的紫外光所激发, 且光生电子-空穴易复合, 从而导致光催化效率不高.
研究表明, 通过担载 Pt, Au和Ag等贵金属的方法, 可抑制光生电子-空穴的复合速率, 并使 TiO2光吸收波长范围扩大到可见光域, 从而大大提高其光催化效率. 丁玉兰等通过Pt改性高结晶度TiO2晶须,将其光催化活性提高至原来的2.3倍. 温艳媛等将Ag@AgCl修饰到锐钛矿相的TiO2纳米管上, 使其可见光光催化活性提高.
另一方面, 一维的TiO2纳米管因兼具独特的纳米管结构和较大比表面积而具有潜在更高的光催化活性, 因此备受关注. 然而, 目前常用的水热法制备的钛酸盐纳米管为无定形, 需要通过焙烧将其转变为锐钛矿相后才具有高的催化活性; 但同时其比表面积和比表面能下降, 从而最终形成纳米棒或纳米粒子,导致其光催化活性有所降低.
针对上述问题, 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室王晟等人以 SiO2包覆的TiO2 纳米管(TiNT@@SiO2)为载体, 以 H2PtCl6 为前驱体, 采用紫外光还原法制备了 Pt纳米粒子填充的 TiNT@@SiO2 材料(Pt-TiNT@@SiO2). 并采用透射电镜、场发射扫描电镜、电子能谱和X射线衍射等手段对材料样品进行了表征, 考察了制备时紫外光照时间和强度以及 Pt填充量对其形貌的影响. 结果表明, Pt 填充量为1.5% 时, Pt-TiNT@@SiO2样品的光催化活性最高. 同时还探讨了管内光催化机理.