1、本文采用陽極氧化的方法在鈦網表面制備了二氧化鈦納米管,同時結合離子注入摻雜的方法對晶化的納米管進行了N摻雜。系統(tǒng)地研究了熱處理、改性摻雜對納米管形貌、晶體結構、化學成份和顯微結構的影響,考察了光催化劑晶體結構和改性摻雜對其光催化性能的影響。
　　采用陽極氧化的方法,結合不同工藝流程,在鈦網表面制備不同形貌二氧化鈦納米結構試樣。SEM分析表明,不同工藝流程下制備的納米結構均呈現(xiàn)放射狀。其中,以未經化學拋光前處理的鈦網為陽極,經陽極氧

2、化處理后,鈦網表面基本上被納米管包覆,但是,背脊尖端部分納米管倒伏。將此鈦網表面的納米管結構,經去離子水5s超聲振蕩后,得到了形貌完好,相互獨立成簇聚集的納米管結構。經測量,管內徑約80～120nm,管壁厚約30～45nm。
　　XRD研究結果表明,經超聲震蕩后的納米管,450℃熱處理得到了銳鈦礦相,550℃以上為銳鈦礦與少量金紅石的混晶結構,溫度再升高金紅石相含量增加。對于只進行攪拌清洗后處理的試樣,因為表層氧化物薄膜的存在,相

3、同熱處理溫度下金紅石相含量較高。
　　對經550℃熱處理的納米管顯微結構分析可知,單根納米管為銳鈦礦結構,其表面覆蓋的氧化物由不同取向的多晶顆粒構成,為銳鈦礦與金紅石混合結構。離子注入使得納米管表面產生層錯等缺陷。表面成分分析結果表明,離子注入前為Ti、O和C三種元素,離子注入后加入了N元素,經擬合分峰可知,注入前后 Ti2p分別為Ti4+和Ti3+兩種存在形式,Ti3+存在可以降低了光生載流子的復合率,有利于納米管光催化劑的光催

4、化性能的提高。對不同注入劑量與注入電壓下的納米管形貌、晶體結構研究表明,50kV以下包括50kV的離子注入對納米管形貌與晶體結構影響不大。
　　光催化降解羅丹明B實驗表明,銳鈦礦與適量金紅石相的混合結構光催化性能最高,120min降解率可達77.6％;鈦網表面納米管光催化性能較相同尺寸鈦箔表面納米管光催化性能高;納米管經離子注入摻雜N元素后,N的位置成為電子和空穴再結合的位置,促進電子–空穴再結合,使紫外光光催化活性降低為40%。