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Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜制备及光催化性能的中期报告
摘要
本文研究了采用溶胶-凝胶法制备Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜的方法及其光催化性能。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对样品进行表征，结果表明Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜呈现出良好的阵列结构，均匀一致，并具有较强的晶体结构。在可见光照射下，样品的光催化性能得到了明显提升。在此基础上，对该材料的光催化机理进行了初步探讨，为进一步提高其光催化性能提供了一些思路。
关键词：Ni掺杂，TiO2纳米带阵列薄膜，光催化性能，光催化机理
引言
随着环保意识的不断提高和能源危机的逼近，人们对清洁能源和环境友好型材料的需求越来越迫切。光催化材料具有广泛的应用前景，在水处理、空气净化等领域已经得到了广泛的研究和应用。TiO2作为一种常见的光催化材料具有良好的光催化性能，而Ni掺杂可以有效地提高TiO2的光催化性能。因此，本文采用溶胶-凝胶法制备了Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜，并对其光催化性能进行了研究。
实验
1.材料制备
在纯水中加入甲醇和乙二醇，并加热至80℃。在其中加入氯化钛和Ni(NO3)2，并搅拌20min。将得到的溶液在120℃下干燥1h，然后在空气中焙烧4h，再将样品在800℃下焙烧2h，得到Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜。
2.表征
利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对样品进行表征。
3.光催化性能测试
将制备好的Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜放置于含有甲基橙污染物的溶液中，在紫外光和可见光照射下，对样品的光催化性能进行测试。
结果与讨论
通过SEM图像，可以看到Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜具有呈现出良好的阵列结构，均匀一致，并具有较强的晶体结构（图1）。
通过XRD的测试结果可以发现，Ni掺杂对TiO2颗粒的晶体结构造成了显著的影响，晶体结构得到了优化，同时材料的晶粒尺寸也受到了一定程度的影响（图2）。
在紫外光照射下，制备好的样品的光催化性能得到了一定的提升，但在可见光照射下，光催化性能得到了明显的提高。瓶子中的甲基橙污染物的颜色在可见光照射下得到了深度的去除（图3）。
光催化机理比较复杂，对于TiO2表面的活性位点和电子传输机制等方面还需要深入地研究。但本文的结果表明，Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜具有良好的光催化性能，可用于一些环境治理领域。
结论
本文通过溶胶-凝胶法制备了Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜，并对其光催化性能进行了研究。结果表明，制备好的样品具有良好的阵列结构和较强的晶体结构，并在可见光照射下表现出良好的光催化性能。为了进一步提高其光催化性能，我们需要对其光催化机理等进行深入研究。
参考文献
[1]Zhang,J.,Lv,Y.,Zhou,J.,etal.SynthesisandOpticalandPhotocatalyticPropertiesofTiO2NanorodArraysDopedwithNiCations[J].JournalofPhysicalChemistryC,2010,114(50):21982-21988.
[2]Zhang,J.,Meng,Y.,Lu,M.,etal.Synthesisandcharacterizationofsalicylicacid-assistedTiO2nanorodarrays[J].JournalofNanoparticleResearch,2014,16(9):1-10.
[3]Xu,X.,Li,N.,Lin,H.,etal.HydrothermalSynthesisofSingle-CrystallineTiO2NanowireArrayswithWell-DefinedPeriodicity[J].JournalofPhysicalChemistryC,2007,111(7):2736-2741.