一维TiO2锐钛矿/金红石异相结的制备及光催化降解甲醛性能

TiO2异相结主要通过高温方法制备,所制备材料的形貌和组成较难控制,尤其是在较低温度下一步制备一维TiO2异相结仍具有一定的挑战性.采用简单、方便的一步水热法,在较低温度下(180℃)制备了一维纳米TiO2异相结材料.X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)分析表明,制备的材料以一维金红石相TiO2纳米棒(长度:(400±50)nm,直径:(60±5)nm)为基本结构,粒径分布均匀的锐钛矿相TiO2纳米粒子(直径:(9.5+0.5)nm)高密度、单分散地负载在纳米棒上.通过控制水热反应时间成功调控了异相结中锐钛矿相TiO2的含量(20％～50％),进而实现了其光催化降解HCHO性能的调控.实验结果表明,当锐钛矿相TiO2的含量为33％时(TiO2-24,水热时间24h制备的样品),异相结光催化剂表现出最佳的HCHO降解性能:在低光强LED灯(波长为365 nm,光强为12.26 mW·cm-2)照射下,浓度约为120 mg·L-1的HCHO气体在25 min后的降解率达到了92％,实现了高效、快速地去除空气中的HCHO(矿化为CO2).稳态荧光光谱和光电化学测试表明,与其他水热时间的样品相比,TiO2-24具有更高效的光生电荷分离和传输效率.一维TiO2异相结不仅有利于光生电荷的传输,而且对电荷的分离具有定向驱动作用,使其具有较高的光催化降解HCHO性能.