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高活性Ag修饰TiO2空心八面体光催化剂的简易模板诱导合成
  • ISSN号:0253-9837
  • 期刊名称:《催化学报》
  • 时间:0
  • 分类:O[理学]
  • 作者机构:[1]武汉理工大学化学、化工与生命科学学院,湖北武汉430070, [2]武汉理工大学硅酸盐国家重点实验室,湖北武汉430070
  • 相关基金:国家自然科学基金(51208396,21277107,21477094,51472192);新世纪优秀人才支持计3~](NCET.13-0944);中央高校基本科研业务费专项基金(WUT2014-003,2014-VII.037,2015IB002).
中文摘要:

贵金属修饰的Ti O2空心纳米光催化材料由于具有大的比表面积、低的质量密度、良好的表面渗透性、强的光吸收能力以及界面电荷的快速转移,因而表现出优异的光催化性能.为了制备结构可控且精良的贵金属修饰Ti O2空心纳米光催化材料,人们先后采用湿化学法、高温固相法、声化学法及光化学沉积法等.由于在制备过程中涉及多种异相材料的合成和结构控制,因此上述合成方法通常需要复杂且多步过程(有些过程甚至很容易导致结构破坏),从而限制了其在光催化领域的实际应用.本文开发了一种简单的模板诱导法,成功制备了Ag纳米粒子修饰的Ti O2空心八面体光催化剂.合成过程包括模板指导沉积和原位模板溶解.以Ag2O八面体为模板,TiF 4水溶液为前驱体,首先通过Ti F4水解形成Ti O2纳米粒子沉积在Ag2O模板表面,而Ti F4水解产生的酸性HF水溶液可原位溶解碱性的Ag2O模板,从而一步制得Ti O2空心八面体.同时,利用Ag2O以及Ag+离子的光敏特性,在光照条件下使Ag2O和Ag+离子生成Ag纳米颗粒,直接沉积在Ti O2空心八面体的内外表面,得到Ag/Ti O2光催化剂.由此可见,该合成方法具有明显的步骤少的优点.扫描电镜、透射电镜、能量散射和紫外-可见光谱等表征结果表明成功制得内外Ag纳米粒子修饰的Ti O2空心八面体光催化剂,其中TiO 2空心八面体的壁厚约为25 nm,边长约为1μm,而修饰在其表面的Ag纳米粒子尺寸仅为5–10 nm.此外,通过控制Ti F4前驱体浓度,还可制备核壳结构的Ag2O@Ti O2八面体以及不同壁厚Ag修饰的Ti O2空心八面体,表明该方法在Ag/Ti O2形貌合成上的多样性和可控性.为了获得良好的光催化活性,对制备的Ag纳米粒子修饰的Ti O2空心八面体光催化剂进行了不同温度的热处理.X射线衍射结果表明,即使在600 oC高温下,制备的Ag/Ti O2空心八面体光催化剂依然能够保持原有的特殊?

英文摘要:

Noble metal/titania hollow nanomaterials usually exhibit excellent photocatalytic activity because of their high specific surface area,low density,good surface permeability,strong light-harvesting capacity,and rapid interfacial charge transfer. However,the present preparation methods usually include complicated and multistep procedures,which can cause damage to the hollow nanostructures. In this paper,a facile template-induced synthesis,based on a template-directed deposition and in situ template-sacrificial dissolution,was employed to prepare Ag-modified TiO 2(Ag/TiO 2) hollow octahedra using Ag2 O octahedra as templates and TiF 4 as the precursor. In the synthetic strategy,the shells of TiO 2 hollow octahedra were formed by coating TiO 2 nanoparticles on the surface of Ag2 O templates based on the template-directed deposition. Simultaneously,the Ag2 O templates can be in situ removed by dissolving the Ag2 O octahedral template in HF solution produced via the hydrolysis reaction of TiF 4 in the reaction system. In addition,Ag nanoparticles were deposited on the inside and outside surfaces of TiO 2 shells by effectively using the photosensitive properties of Ag2 O and Ag+ ions under light irradiation,along with the formation of TiO 2 hollow octahedra. The Ag/TiO 2 hollow octahedra exhibited high photocatalytic activity because of their(1) short diffusion distances between photogenerated electrons and holes because of the thin shells of Ag/TiO 2 hollow octahedral,(2) deposition of Ag nanoparticles on the inside and outside surfaces of TiO 2 shells,and(3) rapid interfacial charge transfer between TiO 2 shells and Ag nanoparticles. This work may also provide new insights into preparing other Ag-modified and hollow nanostructured photocatalysts.

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期刊信息
  • 《催化学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院大连化学物理研究所
  • 主编:李灿 张涛
  • 地址:大连市沙河口区中山路457号
  • 邮编:116023
  • 邮箱:chxb@dicp.ac.cn
  • 电话:0411-84379240
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-9837
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1195/O6
  • 邮发代号:8-93
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖,中国科协精品科技期刊示范项目
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:19199