脉冲沉积制备Cu2O/TiO2纳米管异质结的可见光光催化性能

doi:10.3866/PKU.WHXB201405221

物理化学学报 >> 2014, Vol. 30 >> Issue (8): 1535-1542.doi: 10.3866/PKU.WHXB201405221

脉冲沉积制备Cu₂O/TiO₂纳米管异质结的可见光光催化性能

张剑芳^1,3, 王岩^2,3, 沈天阔^2,3, 舒霞^2,3, 崔接武^2,3, 陈忠^2,4, 吴玉程^2,3

1. 合肥工业大学化学工程学院, 合肥 230009;
2. 合肥工业大学材料科学与工程学院, 合肥 230009;
3. 先进功能材料与器件安徽省重点实验室, 合肥 230009;
4. 南洋理工大学材料科学与工程学院, 新加坡 639798

收稿日期:2014-03-21 修回日期:2014-05-22 发布日期:2014-07-18
通讯作者: 王岩, 吴玉程 E-mail:stone@hfut.edu.cn;ycwu@hfut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金（51302060，51128201，51272062，51311130317），高等学校博士学科点专项科研基金（20130111120019），安徽省自然科学基金（1308085QE74）和中央高校基本科研业务费专项资金（2012HGBZ0648）资助项目

Visible Light Photocatalytic Performance of Cu₂O/TiO₂ Nanotube Heterojunction Composites Prepared by Pulse Deposition

ZHANG Jian-Fang^1,3, WANG Yan^2,3, SHEN Tian-Kuo^2,3, SHU Xia^2,3, CUI Jie-Wu^2,3, CHEN Zhong^2,4, WU Yu-Cheng^2,3

1. School of Chemical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, P. R. China;
2. School of Materials Science & Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, P. R. China;
3. Key Laboratory of Advanced Functional Materials and Devices of Anhui Province, Hefei 230009, P. R. China;
4. School of Materials Science & Engineering, Nanyang Technological University, 50 Nanyang Avenue, 639798, Singapore

Received:2014-03-21 Revised:2014-05-22 Published:2014-07-18
Contact: WANG Yan, WU Yu-Cheng E-mail:stone@hfut.edu.cn;ycwu@hfut.edu.cn
Supported by:
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (51302060, 51128201, 51272062, 51311130317), Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education, China (20130111120019), Natural Science Foundation of Anhui Province, China (1308085QE74), and Fundamental Research Funds for the Central Universities, China (2012HGBZ0648).

摘要/Abstract

摘要：

在用阳极氧化法制备有序排列TiO₂纳米管阵列薄膜的基础上，引入脉冲沉积工艺，成功实现了均匀、弥散分布的Cu₂O纳米颗粒修饰改性TiO₂纳米管阵列，形成Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结复合材料. 利用场发射扫描电镜（FESEM）、场发射透射电镜（FETEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对样品进行表征，重点研究了Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙（MO）的可见光催化降解性能. 结果表明，Cu₂O纳米颗粒均匀附着在TiO₂纳米管阵列的管口和中部位置，所制备的Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能；在浓度为0.01 mol·L^-1的CuSO₄溶液中制得的Cu₂O/TiO₂纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能；另外，对Cu₂O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.

关键词: TiO₂纳米管阵列, 脉冲沉积, Cu₂O/TiO₂纳米管异质结, 光电化学性能, 光催化

Abstract:

Highly ordered TiO₂ nanotube arrays (TNAs) were fabricated by an electrochemical anodization process and Cu₂O nanoparticles were subsequently deposited onto these TNAs via pulse deposition to form Cu₂O/TiO₂ nanotube heterojunction composite materials. Samples were characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM), field emission transmission electron microscopy (FETEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and UV-Vis diffusion reflection spectroscopy (DRS). The photocatalytic performances of the Cu₂O/TiO₂ composites were investigated by following the visible-light induced photocatalytic decomposition of methyl orange (MO). The results indicated that the inner surfaces and interfaces of the TNAs had been successfully modified with uniformly distributed Cu₂O nanoparticles, and that these composites could effectively improve the visible light photocatalytic performance. The Cu₂O/TiO₂ nanotube composite obtained using 0.01 mol·L^-1 CuSO₄ solution exhibited the best photocurrent and photocatalytic performance. Based on the results obtained, a possible photocatalytic mechanism is also discussed.

Key words: TiO₂ nanotube array, Pulse deposition, Cu₂O/TiO₂ nanotube heterojunction, Photoelectrochemical property, Photocatalysis

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链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201405221

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2014/V30/I8/1535

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脉冲沉积制备Cu₂O/TiO₂纳米管异质结的可见光光催化性能

Visible Light Photocatalytic Performance of Cu₂O/TiO₂ Nanotube Heterojunction Composites Prepared by Pulse Deposition

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