Pt-TiO2纳米管电极的制备及电催化性能

化学工程师　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ　２０１０年第８期　

科　解　与　藉　发　文章编号：１００２—１　１２４（２０１０　Ｊ０８—０００４—０３　

不同方法制备的碳戴Ｐｔ—Ｔｉｏ２催化剂　

对甲醇的电催化氧化　

赵洪波　

（绥化学院制药与化学工程系。黑龙江绥化１５２０６１　Ｊ　

摘要：采用ＴｉＯ　溶胶法，在不同条件下制备了碳载Ｐｔ—ＴｉＯ　催化剂。运用循环伏安法、线性扫描法和计　时电流法来检测甲醇在不同方法制备的碳载Ｐｔ—ＴｉＯ：催化剂上的电催化氧化情况。结果发现，在酸性溶液中　

方法ａ制备的碳载Ｐｔ－ＴｉＯ　催化剂对甲醇的电氧化有良好的催化活性和稳定性。　关键词：ＴｉＯ：；直接甲醇燃料电池；电催化氧化　中图分类号：ＴＱ４２６．９４；ＴＭ９１１．４　文献标识码：Ａ　Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔｈａｎｏｌ　ｏｎ　ｃａｒｂｏｎ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　Ｐｔ－Ｔｉ０２　ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｃｏｌｌｏｉｄ　ｍｅｔｈｏｄ‘　ＺＨＡＯ　Ｈｏｎｇ—ｂｏ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｕｉｈｕａ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｕｉｈｕａ　１５２０６１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　Ｐｔ－ＴｉＯ２　ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｃｏｌｌｏｉｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｎ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｅｌｅｃ—　ｔｒｏ—ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔｈａｎｏｌ　ｏｎ　Ｐｔ－ＴｉＯＪＣ　ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｂｙ　ｃｙｃｌｉｃ　ｖｏｈａｍｍｅｔｒｙ（ＣＶ）、　ｌｉｎｅａｒ　ｓｗｅｅｐ　ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ（ＬＳＶ）ａｎｄ　ａｍｐｅｒｏｍｅｔｒｉｃ　ｉ－ｔ　ｃｕｒｖｅｓ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｆ０ｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｓｔ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｌａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔｈａｎｏ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｄｉｏｘｉｄｅ：ｄｉｒｅｃｔ　ｍｅｔｈａｎｏｌ　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ；ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　

第32卷第11期2011年11月环境科学ENVIRONMENTALSCIENCEVol．32，No．11Nov．，2011

氧气热处理的TiO2纳米管阵列光电催化降解亚甲基

蓝的研究

张溪1，廖雷1*，凌云汉2，覃爱苗1，赵成根1，赵非超1

（1.桂林理工大学环境工程与保护评价广西重点实验室，桂林541004；2.清华大学材料科学与工程系，北京100084）摘要：采用原位阳极氧化法在Ti基底上制备了高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜，SEM图像表明TiO2纳米管定向排列整齐，分布均匀，其管径范围在70～100nm．XRD结果证明，阳极氧化法制备的TiO2纳米管为无定型晶型，经退火后为具有良好光催化活性的锐钛矿型．以亚甲基蓝（methyleneblue）为目标物研究了TiO2纳米管光电催化性能及影响因素，结果表明，以0.1mol/LNaCl为电解质，在氧气热处理气氛下，外加偏压为0.5V、pH=3.25、光照强度为1000μW/cm2、纳米管薄膜表面积为2cm×2cm且MB初始浓度为10mg/L的条件下，TiO2纳米管阵列薄膜光电催化降解MB的降解效率可达99.56%．电化学阻抗谱分析显示，光电催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤，外加偏压减小了界面电荷转移阻抗，提高了光生载流子的分离效率．关键词：二氧化钛；纳米管阵列；电化学阳极氧化；光电催化；亚甲基蓝中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：0250-3301（2011）11-3372-07

收稿日期：2010-12-11；修订日期：2011-01-06基金项目：国家自然科学基金项目（50968005，10876017，10776017，21063005）作者简介：张溪（1985～），女，硕士研究生，主要研究方向为环境材料，E-mail：zhangxispring@*通讯联系人，E-mail：liaolei@glite．edu．cnResearchofthePhotoelectrocatalysisDegradationofMethyleneBlueofTiO2NanotubeArrayFilmsAnnealedinOxygenAtmospheres

氮掺杂二氧化钛的制备及性能

氮掺杂二氧化钛的制备及性能

一、引言

二氧化钛（TiO2）作为一种重要的半导体材料，具有良好的光催化性能和光电化学性能。然而，纯TiO2的禁带宽度较大，仅能吸收紫外光，限制了其在可见光区域的应用。因此，通过掺杂改性，尤其是氮掺杂，能有效地提高TiO2的可见光吸收能力，从而扩展其应用领域。本文将详细讨论氮掺杂二氧化钛的制备方法及其性能。

二、制备方法

1. 溶胶-凝胶法：通过溶胶-凝胶法制备氮掺杂二氧化钛是常见的方法之一。首先将适量的钛酸四丁酯和氨水溶液混合，形成透明溶液。随后，在搅拌条件下将溶液水热处理，使其形成凝胶。最后，将凝胶进行干燥和煅烧处理，得到氮掺杂二氧化钛。

2. 气相沉积法：气相沉积法是另一种制备氮掺杂二氧化钛的方法。该方法需要使用金属有机化合物和氨气作为原料气体。首先，金属有机化合物和氨气在高温下反应，生成氮掺杂二氧化钛的前驱体。然后，前驱体在低温条件下进行热解，得到氮掺杂二氧化钛薄膜。

三、性能研究

1. 光催化性能：氮掺杂二氧化钛具有优异的光催化性能。研究表明，在可见光照射下，氮掺杂二氧化钛能够有效分解有机污染物，如甲基橙、罗丹明B等。由于氮掺杂引入了新的能级，提高了光生载流子的分离效率，从而提高了光催化活性。

2. 光电化学性能：氮掺杂二氧化钛可用于制备高效的光电化学电池。研究发现，经过氮掺杂的二氧化钛在阳极材料中应用于染料敏化太阳能电池，其光电转换效率明显提高。氮掺杂引入的能级有利于电子的传输和被捕获，从而增强了光电流的产生。

3. 可见光吸收能力：纯TiO2只能吸收紫外光，因此其在可见光区域的利用率较低。通过氮掺杂，TiO2的禁带宽度缩小，能够吸收可见光，从而提高了材料在可见光区域的利用效率。

四、应用展望

氮掺杂二氧化钛具有广泛的应用前景。一方面，其在环境领域中可以应用于水处理、空气净化等方面；另一方面，其在能源领域中可以用于制备高效光电化学电池、染料敏化太阳能电池等。未来的研究中，可以进一步探索氮掺杂二氧化钛的制备方法和性能调控机制，以提高其性能和拓展其更多的应用领域。

２４巷第１　ｊ９Ｊ　２００７　２　Ｊｊ　‘　林　化　‘ｌ：　院　Ｚ　撤　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＪＩＬＩＮ　ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ　ＯＦ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｌ１１．２４　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２ｏｏ７　

文章编号：１００７—２８５３（２００７）０Ｉ－００１７　

Ｐｔ—ＴｉＯ２一Ｌａ２　Ｏ３／石墨电极对ＧＯ　

氧化的电催化作用　

苏育才，童庆松，施继成　

（福建师范大学化学材料科学院，福建福州３５０００７）　

摘要：采用溶胶一凝胶法制备了Ｐｔ—Ｌａ　Ｏ　一ＴｉＯ：／石墨电极．通过循环伏安法、ＸＲＤ衍射和扫描电镜等现代　方法测试了Ｐｔ—Ｌａ　Ｏ　一ＴｉＯ　／石墨电极对吸附在电极表面上和溶解在０．２　ｍｏＬ／Ｌ　Ｎａ２ＳＯ　溶液中ＣＯ的氧化　的电催化活性．实验结果表明，氧化镧掺入Ｐｔ—ＴｉＯ　／石墨电极中可以将吸附在电极上的ＣＯ和溶液中溶　解的ＣＯ的氧化电位由０．４７　Ｖ降低到０．４０　Ｖ（Ｖ８．ＳＣＥ），改善了对ＣＯ氧化的电催化活性．　关键词：循环伏安法；电催化；ＸＲＤ衍射；扫描电镜　中图分类号：Ｏ６１４　文献标识码：Ａ　

直接甲醇燃料电池（ＤＭＦＣ）在６ｏ℃～ｌｏｏ℃　

工作，具有环境友好、无污染、低温起动快等优点，　

是目前最接近实用的电池品种之一，可望作为汽　车及便携电子产品的替代电源…．甲醇电氧化的　

中间产物ＣＯ会不可逆地吸附在Ｐｔ催化剂的表　

面．陆天虹等　认为这是影响ＤＭＦＣ循环寿命的　主要因素．研究表明：Ｐｔ．ＴｉＯ　对甲醇的催化氧化　

呈现较好的稳定性，而Ｌａ，　Ｓｒ。ＭＯ３　（Ｍ＝Ｃｏ，Ｃｕ）　有抗ＣＯ中毒的性能　】．如果在恒电位的条件下　

用电沉积法把Ｐｔ微粒分散到溶胶凝胶法制备的、　

担载掺Ｌａ　Ｏ，的ＴｉＯ　薄膜的石墨电极上，利用稀　土氧化物的辅助催化性能，可改善Ｐｔ抗ＣＯ中毒　

的性能．本文将溶胶・凝胶法和电沉积法结合起　来，用制备Ｐｔ・Ｌａ　Ｏ３－ＴｉＯ　／石墨电极催化剂的办　

法．改善电极的抗ＣＯ中毒性能．