响应面法优化TiO2纳米管光电极制备及光电催化性能研究

作者：左金龙; 李宜雯; 李俊生^*; 夏至; 谭冲; 姜黎明; 孙宇琪; 田书磊^*

来源：环境科学研究, 2020, 33(03): 677-684.

DOI：10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.22

• 响应面
• TiO2纳米管
• 光电催化
• 阳极氧化法

为了探究采用阳极氧化法制备的TiO2-NTs (TiO2纳米管)光电极的光电催化性能,以单因素法考察了φ(H2O)、w(氟化按)、氧化温度和氧化时间4个因素对其光电催化性能的影响,并采用Box-Behnken模型的PSM (响应面法)对TiO2-NTs的制备条件进行优化,进一步通过SEM (扫描电子显微镜)、XRD (X射线衍射)对TiO2-NTs进行表征,研究了其在紫外光下对亚甲基蓝的光电催化效果.结果表明:①应用Box-Behnken模型可知,TiO2-NTs最佳制备条件为φ(H2O) 43%、w(氟化铵)0.5%、氧化温度38℃、氧化时间1.72 h.此条件下制备的TiO2纳米管光电极2 h处理亚甲基蓝的降解效率预测值为73.53%,对其光电催化能力进行验证,实际处理效率为73.2%,误差率仅为0.4%.②φ(H2O)和w(氟化铵)对TiO2-NTs光电极催化活性有显著影响.③SEM、XRD分析显示,TiO2具有管状结构且分布均匀,经测量纳米管管径约为61.30～118.00 nm,平均值为83.99 nm,管壁为19.08nm,同时部分锐钛矿相转变成金红石相.研究显示,TiO2-NTs对亚甲基蓝有良好的光电催化效果.

• 单位
  哈尔滨商业大学; 中国环境科学研究院; 环境基准与风险评估国家重点实验室