【摘 要】
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工业化进程的加快造成了严峻的能源和环境问题,对人类健康产生严重的威胁。太阳光取之不尽用之不竭,具有环保、可持续等优点,得到了广泛的关注。而基于太阳光的光催化技术能够有效解决资源和能源问题。二氧化钛（TiO2）作为最早被发现的光催化材料,具有高储量、低毒性、高催化活性等优势,促进了光催化领域的发展。常见的TiO2以纳米颗粒的形式被利用,但要实现催化剂的循环利用,就要对催化剂进行固液分离。不但增加处理
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工业化进程的加快造成了严峻的能源和环境问题,对人类健康产生严重的威胁。太阳光取之不尽用之不竭,具有环保、可持续等优点,得到了广泛的关注。而基于太阳光的光催化技术能够有效解决资源和能源问题。二氧化钛（TiO2）作为最早被发现的光催化材料,具有高储量、低毒性、高催化活性等优势,促进了光催化领域的发展。常见的TiO2以纳米颗粒的形式被利用,但要实现催化剂的循环利用,就要对催化剂进行固液分离。不但增加处理成本,并且可能造成二次污染。TiO2宽的禁带宽度（～3.2 e V）降低了光利用率,且较低的光生电子-空穴分离效率使催化效率降低。为解决这些问题,本论文制备了固定化的TiO2纳米管阵列（TNTAs）,能够有效实现催化剂的回收再利用,并以铋基材料对其进行修饰以提高其光催化性能。具体研究内容如下:通过阳极氧化的方法,以钛网作为阳极,铂片作为阴极,成功制备出二氧化钛纳米管阵列（TNTAs）。采用X射线衍射和扫描电子显微镜进行了结构和形貌表征,计算得出TNTAs的禁带宽度为3.21 e V。综合管径、管长和管壁厚度确定了反应的最优条件为氧化电压为40 V,甘油的体积分数为80%,NH4F的质量分数是0.5wt%,氧化时间2 h,此时TNTAs的管内径约为153 nm,管长约为2μm,管壁约为20 nm。为了筛选合适的钛网规格,将制备好的10目、20目、30目和100目的TNTAs在紫外光下降解四环素,其中30目的TNTAs降解效果最优,80 min时的降解效率为83.5%。相比于粉末状的TiO2纳米材料,TNTAs可实现催化剂的全回收。利用水热法合成了不同含量Bi2WO6纳米片负载的Bi2WO6/TiO2 Ⅱ型异质结纳米材料BWO/TNTAs。扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等表征证明了Bi2WO6纳米片的成功负载。光电化学表征证明了Bi2WO6与TNTAs的耦合,扩大了TiO2的可见光吸收范围,能够有效促进电荷分离,从而提高了光催化性能。将不同的复合物用于可见光下降解四环素,结果表明0.2 BWO/TNTAs具有最优的降解性能,180 min时的降解率可达92.2%,且5次循环后依然具有良好的稳定性和降解活性。自由基捕获实验表明·OH是四环素降解的主要活性物质。质谱结果表明四环素可能的降解机理为羟基的逐渐脱落和碳环的断开。
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