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改性锐钛矿｛001｝TiO2纳米片多级结构材料的制备及光催化制氢性能研究
改性锐钛矿｛001｝TiO2纳米片多级结构材料的制备及光催化制氢性能研究
摘要：
锐钛矿TiO2是一种重要的光催化材料，可以将太阳能转化为化学能，用于水的光催化分解制氢。然而，锐钛矿TiO2纳米片自身的光吸收能力和光生成电子的迁移效率有限，限制了其光催化制氢性能的发挥。因此，本研究通过改性锐钛矿｛001｝TiO2纳米片的制备，探索了不同改性方法对其光催化制氢性能的影响。实验结果表明，经过改性后的锐钛矿TiO2纳米片多级结构材料具有更高的光催化制氢性能。
关键词：改性锐钛矿｛001｝TiO2纳米片；多级结构材料；制备；光催化制氢性能
1.引言
随着环境污染和能源危机的日益严重，寻找一种清洁、可再生的能源已成为全球研究的热点。光催化制氢作为一种新兴的能源转化技术，具有环保、高效的优点，在可持续发展中具有广阔的应用前景。而锐钛矿TiO2作为一种光催化材料，因其稳定性和廉价性而被广泛研究和应用。
2.实验方法
2.1材料制备
本研究采用溶胶凝胶法制备改性锐钛矿｛001｝TiO2纳米片多级结构材料。首先，以正丁醇为溶剂，乙二醇为添加剂，将钛酸丁酯溶解于溶液中，并在常温下搅拌2小时。然后，将溶液倒入培养皿中，在80℃下干燥24小时。最后，将干燥后的样品在600℃下煅烧2小时。
2.2材料表征
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对样品进行形貌和结构表征。同时，采用紫外-可见漫反射光谱（UV-VisDRS）分析光吸收特性。
3.结果与讨论
3.1形貌和结构表征
SEM和TEM图像显示，制备的样品具有片状结构，且呈多级结构。XRD结果显示，样品完全结晶，符合锐钛矿相。
3.2光吸收特性
UV-VisDRS结果显示，改性锐钛矿｛001｝TiO2纳米片多级结构材料在可见光区域具有较高的吸收能力，可有效利用太阳能。
3.3光催化制氢性能
通过光催化制氢实验，测量了不同样品在可见光下的催化制氢性能。结果显示，改性后的样品表现出更高的光催化制氢活性，制氢速率更快。
4.结论
通过改性锐钛矿｛001｝TiO2纳米片的制备，制备得到了多级结构材料，具有更高的光催化制氢性能。这些结果表明，通过改性方法可以有效提高锐钛矿TiO2纳米片的光吸收能力和电子转移效率，从而提高光催化制氢性能。这对于太阳能的转化和利用具有重要意义，有望为清洁能源的开发做出贡献。
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