Efficiënte fabricatie van Cu₂O/TiO₂ nanobuisheterokruisingen voor verbeterde zichtbare-licht fotokatalyse

Samenvatting

Gebaseerd op hoog-geordende TiO₂ nanobuizen-arrays (NTAs), hebben we met succes de Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruising geproduceerd door een eenvoudig thermisch decompositieproces voor de eerste keer. De anodische TiO₂ NTAs fungeerden als zowel "nano-container" als "nano-reactoren" om de smalle-band Cu₂O-nanodeeltjes te laden en te synthetiseren. De geladen Cu₂O breidde het absorptiespectrum van de TiO₂ NTAs uit van het ultraviolette bereik naar het zichtbare-lichtbereik. We vonden dat de Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilms zichtbare activiteit vertoonden naar fotokatalytische afbraak van methyloranje (MO). De fotokatalytische capaciteiten van de Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilms vonden toenemend met de Cu₂O-inhoud van 0,05 tot 0,3 mol/L. Dit kan worden verklaard door meer elektronen-gat-paren gegenereerd en minder recombinatie, wanneer de Cu₂O-TiO₂ heterokruising gevormd wordt. Hier presenteren we deze veelbelovende methode, in de hoop dat het de massaproductie en toepassingen van Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruising kan faciliteren.

Achtergrond

Met steeds meer aandacht voor milieuvaakwaarden, ontstond de studie van waterbehandelingsmaterialen in een continue stroom. Honderden strategieën werden voorgesteld voor de behandeling van vervuild water. Er waren echter veel problemen, zoals lage efficiëntie, laag hergebruikpercentage en secundaire milieuvervuiling, die hun verdere toepassing beperkten. Halfgeleidermaterialen werden beschouwd als veelbelovende kandidaten, en titaniumoxide werd erkend als een van de beste fotokatalysatormaterialen vanwege zijn hoge fotokatalytische activiteit en goede chemische en mechanische stabiliteit. Recentelijk werden TiO₂ materialen met nanobuizen (NT) arrays breed bestudeerd, en de buisvormige morfologie werd bewijs als een veelbelovende structuur voor fotokatalyse. Vergeleken met andere microscopische morfologieën, bezaten TiO₂ NT-arrays verschillende significante voordelen. Ten eerste kon de unieke buisstructuur de elektronen-transportefficiëntie verbeteren en de recombinatie van ladingsdragers remmen, wat verder meer reactieve zuurstofsoorten (ROS) produceert. Ten tweede zijn TiO₂ NT-arrays veel gemakkelijker te hergebruiken dan TiO₂ poeder-fotokatalysatoren. Ten derde hebben TiO₂ NT-arrays een groot specifiek oppervlak en hoge oppervlakte-energie. Echter, vanwege de relatief brede bandgaten (~3,2 eV) is TiO₂ NT-fotokatalysator alleen actief onder UV-belichting. In feite zal een fotokatalysator die in staat is om te reageren met zichtbaar licht zeker duidelijke voordelen hebben. Op dit moment is de focus van fotokatalysator-onderzoek om hun lichtresponsieband aan te passen en hun fotokatalytische efficiëntie te verbeteren.

Het bouwen van heterogene TiO₂ fotokatalysatoren met smalle bandgaten is een van de hotspots als poging om dergelijke belemmeringen te overwinnen. Smalle-band halfgeleiders, zoals Cu₂O, CdS, CdTe, PbS en Bi₂O₃, zijn bestudeerd om TiO₂ heterokruising-fotokatalysatoren te bouwen. Onder hen wordt Cu₂O (met de directe bandgap van ~2,2 eV) beschouwd als een van de beste kandidaten. Voor Cu₂O is het responsieband ongeveer 560 nm, en zijn bandgap-structuur past toevallig goed bij het energieniveau van TiO₂ NTs. Zoals schematisch getoond in Fig. 1, onder zichtbare-licht-excitatie worden elektronen-gat-paren gegenereerd en de foto-geïnduceerde elektronen geëxciteerd tot het geleidingsband van Cu₂O en vervolgens overgebracht naar het geleidingsband van TiO₂, wat de recombinatie van elektronen en gaten onderdrukt. Deze heterokruisingstructuur lost het probleem op dat TiO₂ materialen niet op zichtbaar licht kunnen reageren en het probleem dat elektronen-gat-paren gegenereerd op Cu₂O gemakkelijk recombineren. Vanuit dit oogpunt garanderen Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingstructuur-materialen een natuurlijk voordeel in zichtbare-licht-fotokatalyse.

Algemene benadering om Cu₂O-TiO₂ heterokruising-fotokatalysatoren te bereiden omvat chemische co-precipitatie en electrodepositie, en de producten hebben veelbelovende fotokatalytische prestaties getoond. Maar het is nog steeds een uitdaging om Cu₂O-TiO₂ heterokruising-fotokatalysatoren met goede kwaliteit te bereiden met een eenvoudige en lage-kosten methode. Geïnspireerd door het concept van de precursor uit chemische dampafzetting (CVD), komt het idee, acetaat te gebruiken om koperionen in het binnenste van TiO₂ NTs bereid door anodische oxidatie te brengen. Het is bekend dat metaal-organische verbindingen waarschijnlijk thermisch decomponeren. In deze studie werden anodische TiO₂ NTAs eerst gebruikt als "nano-container" om koperacetaat te laden en vervolgens als "nano-reactoren" om ruimte te bieden voor thermische decompositie van het geladen koperacetaat. Na een thermische behandeling werden Cu₂O-TiO₂ TNA heterokruisingfilms met succes verkregen. Voor zover onze kennis strekt, is deze methode niet gerapporteerd om Cu₂O-TiO₂ TNA heterokruising te bereiden. Bovendien werden de fasensamenstelling, morfologie en fotokatalytische activiteit gekarakteriseerd door XRD, EDS, SEM en spectrofotometer.

Experimentele sectie

De chemische stoffen die in het experimentproces werden genoemd, werden aangeschaft (Sinopharm Group Chemical Reagent Co. Ltd., China) en zonder verdere zuivering gebruikt, behalve het gedemineraliseerd water met een weerstand van 18,3 MΩ cm.

Bereiding van zuivere TiO₂ nanobuizen-arrays

De anodische oxidatiemethode werd gebruikt om uniforme en stabiele TiO₂ NTAs met verticale uitlijning te bereiden. Metaal-titaan (Ti) bladen werden gesneden in stukken van 1,5 × 5 cm² en gereinigd met een reiniger. Na een sonicatiebad in ethanol, werden de Ti-stukken gedroogd in de oven. Elektrolyt bestond uit 535,45 g glycol, 10 g gedemineraliseerd water en 1,6617 g NH₄F, die werden gemengd en 2 uur geroerd. Daarna namen we twee stukken Ti als anode en kathode, respectievelijk. Ze worden in het elektrolyt gedompeld, een constant potentieel van 50 V wordt toegepast gedurende 2 uur, amorfe TiO₂ nanobuizen-arrays (TiO₂ NTAs) werden geproduceerd bij kamertemperatuur.

Synthese van Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruising

De amorfe TiO₂ NTAs werden gekristalliseerd in anatase door een thermische behandeling bij 450 °C. En vervolgens werden ze gebruikt als substraat om Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilm te bereiden. Eerst werd koperacetaat (Cu(Ac)₂) met verschillende concentraties bereid, variërend van 0,05 tot 0,3 mol/L. Daarna werden geannealde TiO₂ NTAs kort in de oplossing gedompeld en direct in de oven gedroogd bij 70 °C. De eindproducten, Cu₂O-TiO₂ films, werden gemarkeerd als monster S1-S5 respectievelijk door de verschillende Cu(Ac)₂ concentratie van 0,05, 0,1, 0,2, 0,3 en 4 mol/L in dit domesticatieproces. Na dit proces hadden de koperacetaat-moleculen de TiO₂ nanobuizen binnengedrongen. De volgende stap was de monsters in een atmosferische-sinterovens van N₂ te plaatsen met een sintertemperatuur van 400 °C gedurende 150 min. Het koperacetaat werd thermisch gedecomponeerd op een manier beschreven door Vergelijking (1). Ten slotte werden de Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilms bereid. Dit proces was schematisch getoond in Fig. 2.

$${({\mathrm{CH}}_3\mathrm{COO})}_2\mathrm{Cu}\overset{\Delta}{\to }{\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}\downarrow +{\mathrm{CH}}_4\uparrow +{\mathrm{CO}}_2\uparrow +{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\uparrow +\mathrm{CO}\uparrow$$ (1)

Net als een testbuis met koperacetaat vasthouden, na vertering decomposeert koperacetaat thermisch in Cu₂O wat achterblijft binnen de TiO₂ NTAs.

Karakterisering

Een scanning-elektronenmicroscopie (SEM, JSM-7000F, JEOL Inc., Japan) met energie-dispersieve spectrometer (EDS) werd gebruikt voor de observatie van morfologie en structuur. De monsters werden gekarakteriseerd door een D/max-2400 röntgendiffractiespectrometer (Rigaku, D/max-2400, Japan) en een UV-vis-spectrometrie (Ultrospec 2100 pro) werd ook gebruikt. Om de fotokatalytische activiteit van de gesynthetiseerde Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruising te evalueren, namen we methyloranje (MO), een typische organische indicator, als het af te braken object. De Cu₂O-TiO₂ NTA films (3,0 × 1,5 cm²) werden gedompeld in 5 × 10⁻⁵ mol/L MO waterige oplossing en bestraald met zeven 4 W zichtbare lampen (Toshiba, Cool white, FL4W, Japan). De oplossing werd magnetisch geroerd in het donker gedurende 30 min om adsorptie-desorptie-evenwicht te waarborgen vóór fotokatalytische afbraak. Fotodegradatie-experimenten duurden 180 min met 1,5 mL monsters periodiek onttrokken. De concentratie van het residuele MO werd gemeten door een spectrofotometer bij ongeveer 460 nm op basis van de Beer-Lambert-wet. De afbraakefficiëntie van het MO kon als volgt gedefinieerd worden:

$${C}_t/{C}_0=\left({A}_t/{A}_0\right)\times 100\%$$ (2)

En het varieren van A_t/A₀ verwierf naar de verandering in C_t, wat de fotokatalytische activiteit van de geteste monsters vertegenwoordigde.

Resultaten en discussie

Figuur 3 toont een typische SEM-observatie van de zuivere anodische TiO₂ NTAs na annealing bij 450 °C. Anodiseren is een elektrolytisch proces dat de buitenste oppervlakte van metalen omzet in een oxidelaag of poriënstructuur. Zoals getoond in Fig. 3, hebben de bereide TiO₂ NTs een open-buismorfologie met een uniforme buitendiameterverdeling van ∼100 nm. De anodische TiO₂ NTAs zijn hoog-geordend en georiënteerd, en elke enkele TiO₂ NT bezit zeer gladde buiswanden met een gemiddelde dikte van ∼10 nm. Onze eerdere studies hebben getoond dat buislengte, diameter en morfologie kunnen worden gemanipuleerd door de anodisatieprotocollen aan te passen. De SEM-resultaten geven ook aan dat de thermische annealing bij een hoge temperatuur van 450 °C de morfologieën van de TiO₂ NTAs niet vernietigt. XRD wordt gebruikt om de kristalliniteit van de zuivere TiO₂ NTAs (monster 1) te karakteriseren, zie Fig. 4a. Resultaten tonen aan dat diffractiepieken gelegen op 25,3°, 36,9°, 37,8°, 48°, 53,9°, 55°, 62,7° en 68,8° kunnen worden waargenomen in monster 1, toegeschreven aan de (101), (103), (004), (200), (105), (211), (204) en (116) van de anataas-fase, respectievelijk. Zoals we weten, zijn er drie typen titaniumdioxide-fase: anataas, brookiet en rutil. Rutil kan relatief goede fotokatalytische capaciteit vertonen met een korrelgrootte minder dan 10 nm. Echter, om een rutil-fase te krijgen, moet het TiO₂ monster worden opgewarmd tot een hoge sintertemperatuur van 800 °C, wat in dit geval leidt tot breuk van TiO₂ buizen. Brookiet-fase is nauwelijks te vormen door thermische annealing-methode vanwege slechte thermodynamische fasestabiliteit, terwijl anataas de meest voorkomende fase is met goede fotokatalytische activiteit. De scherpe diffractiepieken en de sterke intensiteit van monster 1 (zie Fig. 4a) gaven een hoog-gekristalliseerde anataas-structuur aan, wat betekende dat ons TiO₂ substraat uitstekend was niet alleen in morfologie maar ook in kristallijne fase. De hoog-geordende TiO₂ NTAs met open-buismond-morfologie werden als substraat gebruikt om Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilms in deze studie te bereiden.

XRD-patronen van de TiO₂ NTAs geladen met Cu₂O-nanodeeltjes in concentratiegradiënt variërend van 0,05 tot 4,0 mol/L worden ook getoond in Fig. 4a, en het 4,0 mol/L monster werd bereid door een cyclisch domesticatieproces beschreven in Aanvullend bestand 1, het "Experimentele Details" deel. De monsters werden benoemd als monsters 2 tot 4 met de toenemende Cu(Ac)₂ concentratie. Behalve de TiO₂ pieken, was er geen piek van Cu₂O zichtbaar in monster 2 vanwege de minieme hoeveelheid geladen Cu₂O-deeltjes. En deeltjes zouden gedecoreerd kunnen zijn binnenin de TiO₂ "nano-container" wat ook de moeilijkheid voor karakterisering verhogde. In monster 3 en monster 4 konden duidelijke kupriet-pieken worden waargenomen op 29,6°, 36,4°, 42,3° en 61,3°, toegeschreven aan de kupriet (110), (111), (200) en (220) van Cu₂O, respectievelijk. Het moet hier worden opgemerkt dat monster 4 alleen werd gebruikt om het bestaan van Cu₂O-deeltjes te karakteriseren, en de synthetische details werden beschreven in Aanvullend bestand 1. Bovendien werden de roosterparameters en korrelgrootte berekend op basis van de XRD-gegevens. Na het verwijderen van de achtergrond en K_α2 diffractie, en na het gladstrijken en fitproces, kregen we de gemiddelde roosterparameters van onze monsters van a = b = c = 4,2646 Å, wat overeenkwam met de standaard PDF. De standaard PDF toonde aan dat de roosterparameters van Cu₂O zijn: a = b = c = 4,2696 Å, en Cu₂O had een kubieke structuur. De gemiddelde korrelgrootte van Cu₂O werd berekend als ~47 nm, door de Debye-Scherrer-formule te gebruiken:

$$ D=\frac{K\gamma}{B\cdot \cos \theta } $$ (3)

In Vergelijking (3) is D de korrelgrootte, K de Scherrer-constante, γ de golflengte van röntgenstraling, B is FWHM wat in radiaal moet zijn, en θ is de diffractiehoek. XRD-resultaten geven aan dat de Cu(Ac)₂ in de TiO₂ NTAs geladen waren en met succes binnen dezelfde TiO₂ NTAs ontbonden in Cu₂O, en toen de Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilms gevormd werden. Om de Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruising verder te onderzoeken, werd een elementaire analyse uitgevoerd door EDS te gebruiken. Figuur 4b toonde een EDS-diagram van Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilm die bereid was met 0,2 mol/L Cu(Ac)₂. De atomaire percentages waren 7,32, 28,96, 57,45 en 6,27% voor elementen Cu, Ti, O en onzuiverheid C. Dit resultaat toonde aan dat de Cu₂O een relatief lage inhoud had in het heterokruisingmonster, maar het bracht nog steeds zichtbare-lichtactiviteit teweeg, wat later besproken zou worden in het MO-afbraakexperiment. De EDS-resultaten stemden goed overeen met de XRD-resultaten in Fig. 4a dat kupriet Cu₂O met succes geladen was op anataas NTAs.

Figuur 5 toonde de bovenaanzicht SEM-resultaten van de gemodificeerde TiO₂ NTAs. Vergeleken met de zuivere TiO₂ NTA-monsters in Fig. 3, konden er een paar kleine deeltjes worden gezien nabij de bovenkant en binnenin de TiO₂ buizen in Fig. 5a. Bij toenemende modificatiehoeveelheid konden er een aantal nanodeeltjes duidelijk worden waargenomen in Fig. 5b. Figuur 5c was monster 4 dat we eerder bespraken. Grote delen van het buisoppervlak waren bedekt door de redundante Cu₂O, wat aangeeft dat monster 4 over-gedecoreerd was. Gebaseerd op de SEM-afbeeldingen werd de groottedistributie van Cu₂O-deeltjes geschat variërend van ~30 tot ~80 nm, wat goed overeenkwam met de XRD-berekende korrelgrootte van ~47 nm. Voor de buisstructuur van de drie monsters, behielden ze nog steeds de verticale uitlijningstoestand, maar sommige buizen waren een beetje scheef. Dit werd beschouwd als de invloed van het thermische decompositieproces, dat een verhitingsproces van 400 °C nodig had om Cu(Ac)₂ te decomponeren in Cu₂O. Hoge temperatuur in de decompositiestap had een negatief effect op de buisstructuur, ondersteund door de SEM-afbeeldingen. Echter, als de verwarmingstemperatuur in het thermische proces te laag ging naar 240 °C, zou Cu(CH₃COO)₂·H₂O alleen gedeshydrateerd worden in plaats van gedecomponeerd. Dus de temperatuur moet gecontroleerd worden in ~300 tot 400 °C om de nano-schaal buisstructuur te behouden en de fabricage van Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruising te waarborgen. Het kan worden geconcludeerd dat de Cu₂O-TiO₂ heterokruising kon worden gevormd, en de morfologie goed behouden, wanneer de decompositie plaatsvindt bij 400 °C.

De Cu₂O-nanodeeltjes werden op TiO₂ NTAs geladen om de heterokruising te fabriceren, wat verwacht werd om de foto-responsie in zichtbaar-lichtbereik te verbeteren, dus UV-vis-karakterisering werd toegepast om de optische eigenschappen van de gesynthetiseerde Cu₂O-TiO₂ NTAs te onderzoeken. Figuur 6a toont de UV-vis-absorptiespectra van de Cu₂O-TiO₂ NTA-monsters met Cu₂O-geladen grootte toenemend van geen tot 4,0 mol/L. Het kon in Fig. 6a worden gezien dat de zuivere TiO₂ NTAs zonder Cu₂O lading alleen een hoge absorptie in het ultraviolet-gebied (<380 nm) vertoonden, vanwege hun intrinsieke materiaaleigenschappen. Na het laden van de Cu₂O-deeltjes werd het absorptiebereik uitgebreid tot 600–700 nm. En toen de intensiteit toename met de stijging van de Cu₂O-modificatiemagnitude, nam de absorptiewaarde van de Cu₂O-TiO₂ heterokruisingfilms ook toe. Figuur 6a gaf aan dat TiO₂ NTAs de zichtbare-licht-responsiecapaciteit kregen door Cu₂O-nanodeeltjes te decoreren. UV-vis samen met SEM, EDS en XRD-resultaten bewijzen dat de Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruising met succes werd geproduceerd door de thermische decompositiemethode, en de monsters vertoonden de verbeterde zichtbare-lichtabsorptie.

Fotokatalytische activiteiten, een van de belangrijkste eigenschappen van de Cu₂O-TiO₂ NTA-films, werden geëvalueerd door afbraak van MO-waterige oplossing. De zichtbare-licht-fotokatalytische afbraakkinetiek werd getoond in Fig. 6b. De MO-afbraaksnelheid was evenredig met de ladinghoeveelheid van Cu₂O ongeveer. Hoe meer Cu₂O-deeltjes op TiO₂ NTAs geladen waren, des te sneller MO afbrak. Monster S1 degraderde MO tot 91,0% in 3 uur onder zichtbare-lichtbestraaling, terwijl monster S4 MO degraderde tot 86,4% in 3 uur onder dezelfde conditie. MO-afbraaksnelheid vertegenwoordigde de fotokatalytische activiteit van de monsters. Vergeleken met de fotokatalytische afbraaksnelheid tot ~2,73% van CdTe-TiO₂ door een puls-elektrodepositiemethode, ~45% van Bi₂O₃ door een ultrasonische-geassisteerde successieve ionenlaag-adsorptie-en-reactie (SILAR) techniek, en ~27,25% van Cu₂O door een blokgolf-voltammetrie-methode, was de fotoactiviteit van deze gesynthetiseerde Cu₂O-TiO₂ monster verbeterbaar. Echter, als een eenvoudige nieuwe strategie, droeg het nog steeds bij om de fabricatiemethode te verbeteren. Toen de Cu₂O-ladinghoeveelheid omhoog ging, was er een trend dat de fotokatalytische activiteit van onze gesynthetiseerde Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilms toename. Dit wijst erop dat de Cu₂O-inhoud een positieve invloed had op de zichtbare-licht-fotokatalytische activiteit. TiO₂ zelf reageerde alleen op ultraviolett, en de zichtbare-lichtbereik fotokatalytische capaciteit zou moeten komen van de decoratie van Cu₂O. Zoals getoond in Fig. 7, was de geleidingsband-bodem van Cu₂O iets hoger dan die van TiO₂, terwijl de valentieband-top van Cu₂O hoger was dan die van TiO₂. Dus de foto-geïnduceerde elektronen werden geëxciteerd tot het geleidingsband van Cu₂O en vervolgens overgebracht naar het geleidingsband van TiO₂. Als een direct-bandgap-halfgeleider, was de golfvector van Cu₂O net hetzelfde aan de bodem van het geleidingsband en de top van het valentieband. Het betekende dat alleen energieveranderingen vereist waren, in plaats van impulsveranderingen. Deze energiebandsstructuur leidde tot de situatie dat ladingsdragers gemakkelijk recombineren. Echter, dankzij de hulp van de heterokruisingstructuur, overgebracht de fotogegenereerde elektronen op Cu₂O naar TiO₂ NTAs wat de recombinatie van elektronen/gat-paren onderdrukte. Hoe langer de paren bestonden, des te gemakkelijker de ROS geproduceerd werden wat deze fotokatalytische activiteit bracht. Naarmate meer Cu₂O op TiO₂ NTAs geladen werd, werd de heterokruising beter gevormd. En de fotokatalytische capaciteit werd bevorderd. Dus de Cu₂O-inhoud toonde een positieve invloed op de zichtbare-licht-fotokatalytische activiteit. Echter, verdere toename van Cu₂O-inhoud evenals de fotokatalytische capaciteit is beperkt, door de oplosbaarheid van Cu(Ac)₂ in waterige oplossing wat 7,2 g (0,36 mol/L) was bij kamertemperatuur. En monster S5 met Cu(Ac)₂ concentratie van 4,0 mol/L is bereid door een cyclisch domesticatieproces beschreven in Aanvullend bestand 1, het Experimentele Details deel. De fotokatalytische afbraak van het MO volgde pseudo-eerste-orde-kinetiek en de kinetische reactie kon worden uitgedrukt als:

$${A}_t={A}_0{e}^{- kt}$$ (4)

Terwijl onze afbraakkromme bijna een rechte lijn vertoonde, is het geen exponentiële functie. Dus er was nog verbeterruimte. En de oplosbaarheidslimiet kon worden doorbroken door de herhaalde domesticatiemethode die we eerder noemden, met verder onderzoek naar de Cu(Ac)₂ concentratie en herhalingstijden om nadelige effecten te vermijden. In deze studie, aangezien deze thermische decompositiemethode wat we bezorgd waren en probeerden te illustreren, namen we gewoon de 0,3 mol/L (dicht bij de oplosbaarheid van 0,36 mol/L) als de maximale concentratie van Cu(Ac)₂ oplossing. En de fotokatalytische activiteit in zichtbaar-lichtbereik van onze gesynthetiseerde heterokruising werd bevestigd door de MO-afbraakresultaten. Onze eerdere studie vond dat Degussa P25 vergelijkbare ultraviolette fotokatalytische activiteiten had met TiO₂ NTAs, wanneer de poeder P25 op een glas-substraat geplaatst werd. Het kan worden geconcludeerd dat we met succes Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilms met zichtbare-licht-fotokatalytische activiteiten hebben bereid.

Conclusies

Samengevat, hebben we met succes de Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilms bereid door een eenvoudig thermisch decompositieproces. SEM, EDS en XRD-resultaten tonen aan dat TiO₂ NTAs met een buisdiameter van ~100 nm geladen waren met Cu₂O-nanodeeltjes met een gemiddelde grootte van ~50 nm. De anodische TiO₂ NTAs fungeerden als zowel "nano-container" als "nano-reactoren" om de smalle-band Cu₂O-nanodeeltjes te laden en te synthetiseren, wat nog niet gerapporteerd was. UV-vis-spectra geven aan dat het absorptiebereik van de TiO₂ NTAs uitgebreid was van ultraviolettbereik naar zichtbaar-lichtbereik, door het laden van Cu₂O. Fotokatalytische testen gaven aan dat er een zichtbare-licht-fotokatalytische activiteit was van de gesynthetiseerde Cu₂O-TiO₂ heterokruising. De fotokatalytische capaciteiten van de Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilms vonden toenemend met de Cu₂O-inhoud van 0,05 tot 0,3 mol/L. Ons huidige werk heeft een nieuwe en eenvoudige methode gedemonstreerd om Cu₂O-TiO₂ NTA heterokruisingfilms te bereiden, wat ook veelbelovend kan zijn voor milieu- en energie-gerelateerde gebieden.