利用光催化沈積法製備銀/二氧化鈦奈米棒探討其性質及光催化活性

Preparation, Characterization and Photocatalytic activity of Ag/TiO2 Nanorods by Photocatalytic Deposition

陳紀連(Ji-Lian Chen)

指導教授 ： 蘇昭瑾

國立臺北科技大學/工程學院/有機高分子研究所/碩士(2007年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2007.00027

摘要

本研究的主要目的是製備以水熱法製備金紅石相二氧化鈦奈米棒並探討其製備條件與光催化活性的相關性，以四丁基氧化鈦為前驅物，在鹽酸的催化下，經由水熱處理來合成金紅石相的二氧化鈦奈米粒，並藉由XRD鑑定其結晶相，TEM來觀察其外觀形貌及其顆粒大小，氮氣吸附法來分析其比表面積。由XRD結果顯示，在pH值為4.8的酸性環境下及適當的水熱時間可獲得幾乎100 %純金紅石相的二氧化鈦，由TEM可得知，所製備的二氧化鈦其外觀呈現棒狀，平均粒徑為(長×寬)約為60 × 30 nm，比表面積會隨著水熱時間增加而減少。利用亞甲基藍的降解反應來探討不同條件下製備的二氧化鈦之光催化活性，發現鹽酸濃度為3 M在220 ℃下水熱10小時所得的二氧化鈦奈米棒其光催化效果較佳。爲探討金屬添加物對二氧化鈦光催化的效應，以自製的二氧化鈦奈米棒為載體，硝酸銀為離子源利用光催化沈積法製備銀/二氧化鈦光觸媒，藉由XRD、TEM、BET、ESCA、AA及EDS來分析及鑑定其性質。由XRD顯示，銀並不會影響二氧化鈦的結晶型態；由ESCA結果可以證明金屬銀有還原沈積在二氧化鈦表面且Ti(2p)及Ag(3d)的束縛能會有所改變：隨著銀含量增加Ti(2p)會往高束縛能位移而Ag(3d)會往低束縛能位移。最後利用亞甲基藍的降解反應來探討不同銀含量的銀/二氧化鈦光觸媒其光催化活性，由結果得知，銀微粒的聚集所造成的遮蔽效應及二氧化鈦因照光而產生的團聚現象影響其光催化活性。

關鍵字

二氧化鈦 ； 金紅石 ； 奈米棒 ； 銀/二氧化鈦 ； 光催化沈積法 ； 亞甲基藍

並列摘要

The aim of this thesis is to prepare rutile TiO2 nanorods under the hydrothermal condition and to investigate the correlation between the preparation parameters and the photocatalytic activity of as-prepared TiO2 samples. The initial sols for TiO2 were prepared by the hydrolysis and condensation of Ti precursor, titanium (IV) n-butoxide 〔Ti(O-Bu)4, TNB〕 in DI-water with hydrogen chloride (HCl) as a peptizer. The TiO2 products were characterized by XRD for crystal structure, by TEM for particle dimension and morphology, by Brunauer-Emmitt-Teller (BET) for surface area. The phase-pure rutile TiO2 nanorods were obtained at pH = 4.0 after proper hydrothermal treatment. The average size of TiO2 nanorod is about 60 × 30 nm. The degradation of methylene blue was selected as a test-reaction to confer the photocatalytic activity of as-obtanied TiO2 sample. It was found that photocatalytic activity of TiO2 nanorods (in 3M HCl ) prepared by hydrothermal at 220℃ for 10 hours were better . In order to study the Ag effect on the photocatalytic activity of TiO2, the Ag-covered TiO2 nanorods were prepared. The Ag was deposited on TiO2 by photoreduction of AgNO3. The resultant Ag/TiO2 was analyzed by XRD, TEM, BET, ESCA, AA and EDS. According to XRD, the Ag deposition on TiO2 did not affect its crystal phase. Upon increase of Ag content, the binding energy of Ti (2p) shifts upward while only slight change in the binding energy of Ag (3d) was found. The deterioration of methylene blue photodegradation efficiency may result from the block effect and aggregation of Ag upon photoirradiation on TiO2.

並列關鍵字

rutile ； nanorod ； hydrothermal ； photocatalytic deposition ； Ag/TiO2 ； methylene blue

參考文獻

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