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半导体及其石墨烯复合物修饰TiO2纳米管阵列与光催化应用
摘要：
随着人类社会的不断发展，环境问题日益严峻。而光催化技术能够在解决环境问题中发挥重要作用。本文针对TiO2纳米管阵列进行修饰，使其具有更好的光催化性能。研究表明，半导体及其石墨烯复合物修饰能够显著提高TiO2纳米管阵列的光催化性能，也为实现高效环境净化提供了可靠的技术手段。
关键词：光催化技术；TiO2纳米管阵列；半导体石墨烯复合物；光催化性能；环境净化
Abstract:
Withthecontinuousdevelopmentofhumansociety,environmentalproblemsarebecomingincreasinglysevere.Photocatalysistechnologycanplayanimportantroleinsolvingenvironmentalproblems.Inthispaper,TiO2nanotubearraysweremodifiedtoimprovetheirphotocatalyticperformance.TheresearchshowsthatsemiconductorandgraphenecompositemodificationcansignificantlyimprovethephotocatalyticperformanceofTiO2nanotubearrays,andalsoprovideareliabletechnicalmeansforrealizingefficientenvironmentalpurification.
Keywords:Photocatalysistechnology;TiO2nanotubearray;Semiconductorgraphenecomposite;Photocatalyticperformance;Environmentalpurification
一、引言
随着环境问题的日益凸显，寻找环保技术成为人们不得不面对和解决的问题。光催化技术作为环保技术的一种，已经受到了广泛的关注和研究。TiO2纳米管阵列作为一种具有良好光敏性的材料，已经被广泛应用于催化领域。但是，其光催化性能与实际需要相比还存在着很大的差距。因此，如何提高其光催化性能成为了研究的热点和难题。
二、光催化技术
光催化技术是指通过一定的光能量，使光催化材料表面发生化学反应，进而达到物理污染物的降解和化学污染物的转化为无害物质。TiO2纳米管阵列是其中一种常用的光催化材料。其具有良好的光敏性，可以在紫外光的照射下产生电子-空穴对，从而使有机物的光催化分解产物得以进行氧化降解和分解成无害物质。
三、TiO2纳米管阵列的构建和表面修饰
3.1TiO2纳米管阵列的构建
制备TiO2纳米管阵列主要有两种方法：模板法和无模板法。其中无模板法制备TiO2纳米管阵列的过程相对简单，可以通过水热法、电化学法、溶胶-凝胶法、等离子飞行动力学法等方法制备。
3.2TiO2纳米管阵列的表面修饰
TiO2纳米管阵列通过表面修饰可以改变其光催化性能。常用的表面修饰方法主要包括：半导体敏化剂修饰和石墨烯修饰。
四、半导体敏化剂修饰
半导体敏化剂修饰是指将其他半导体材料修饰在TiO2的表面上，从而形成异质结提高其光催化性能。常用的半导体敏化剂材料包括：CdS、ZnO、Cu2O、PbS等。
五、石墨烯修饰
石墨烯是一种构成单层和多层的碳原子薄片，并且拥有很好的导电性和光电性能。将石墨烯修饰在TiO2的表面上可以增加其电子传输效率，从而增强其光催化性能。研究还表明，石墨烯修饰可以显著减少TiO2在紫外光下的电子-空穴复合，提高其光稳定性。
六、半导体及其石墨烯复合物修饰TiO2纳米管阵列
半导体及其石墨烯复合物修饰是将半导体敏化剂和石墨烯同时修饰在TiO2的表面上，从而提高其光催化性能。研究表明，复合材料的修饰使得TiO2表面的光响应范围从紫外光延伸到可见光甚至红外光区间，提高了其光催化效率。
七、光催化应用
光催化技术已经广泛应用于环境净化、有机合成、电化学储能等领域。其中，在环境净化领域中，光催化技术可以用于处理水污染、空气污染、土壤污染等问题，均取得了显著的效果。
八、结论
半导体及其石墨烯复合物修饰TiO2纳米管阵列可以提高其光催化性能，这是实现高效环境净化的可靠技术手段之一。未来，需要进一步深入研究TiO2纳米管阵列的表面修饰，以实现更高效的光催化处理效果。
参考文献：
[1]Yang,H.,Yuan,Y.,Wang,Y.,etal.(2016).CdS-sensitizedTiO2-One-dimensionalCdS/TiO2HeterostructuresforImprovedSolar-Light-