Une méthode facile pour la préparation de l'hétérojonction Cu2O-TiO2 NTA avec une activité photocatalytique visible

Contexte

Avec de plus en plus d'attention portée aux questions environnementales de nos jours, l'étude des matériaux de traitement de l'eau a émergé en un flux continu [1,2,3,4]. Des centaines de stratégies ont été proposées pour le traitement des eaux polluées. Cependant, il y avait de nombreux problèmes, tels qu'une faible efficacité, un faible taux de recyclage et une pollution secondaire de l'environnement, limitant leurs applications ultérieures [5,6,7]. Les matériaux semi-conducteurs ont été considérés comme un candidat prometteur et l'oxyde de titane a été reconnu comme l'un des meilleurs matériaux photocatalyseurs en raison de sa haute activité photocatalytique et de sa bonne stabilité chimique et mécanique [8,9,10,11,12]. Récemment, TiO₂ les matériaux avec un réseau de nanotubes (NT) ont été largement étudiés et la morphologie tubulaire s'est avérée être une structure prometteuse pour la photocatalyse. Comparé à d'autres morphologies microcosmiques, TiO₂ Les baies NT possédaient plusieurs avantages significatifs [13,14,15,16,17]. Premièrement, une structure tubulaire unique pourrait améliorer l'efficacité du transport d'électrons et restreindre la recombinaison des porteurs, ce qui produira davantage d'espèces oxygénées réactives (ROS) [18, 19]. Deuxièmement, TiO₂ Les baies NT sont beaucoup plus faciles à recycler que les TiO₂ photocatalyseurs en poudre [20,21,22,23,24]. Troisièmement, TiO₂ Les réseaux NT ont une grande surface spécifique et une énergie de surface élevée. Cependant, en raison des écarts relativement importants (~ 3,2 eV). TiO₂ Le photocatalyseur NT n'est actif que sous irradiation UV [25,26,27,28]. En fait, un photocatalyseur capable de répondre à la lumière visible aura sûrement des avantages évidents. À l'heure actuelle, l'objectif de la recherche sur les photocatalyseurs est d'ajuster leur bande de réponse lumineuse et d'améliorer leur efficacité photocatalytique.

Construction de TiO₂ hétérogène photocatalyseurs avec des bandes interdites étroites est l'un des points chauds pour tenter de surmonter ces obstacles. Semi-conducteurs à bande étroite, comme Cu₂ O, CdS, CdTe, PbS et Bi₂ O₃ , ont été étudiés pour construire TiO₂ photocatalyseurs à hétérojonction [29,30,31,32,33,34]. Parmi eux, Cu₂ O (avec l'écart direct de ~ 2,2 eV) est considéré comme l'un des meilleurs candidats. Pour Cu₂ O, la bande de réponse est d'environ 560 nm, et sa structure de bande interdite correspond bien au niveau d'énergie de TiO₂ NT. Comme le montre schématiquement la figure 1, sous l'excitation de la lumière visible, des paires électron/trou sont générées et les électrons photoinduits sont excités jusqu'à la bande de conduction de Cu₂ O puis transfert sur la bande de conduction de TiO₂ , qui supprime la recombinaison des électrons et des trous. Cette structure à hétérojonction résout le problème que le TiO₂ les matériaux ne pouvaient pas répondre à la lumière visible et au problème que les paires électron/trou générées sur Cu₂ O se recombiner facilement. De ce point de vue, Cu₂ O-TiO₂ Les matériaux à structure à hétérojonction NTA ont garanti un avantage naturel dans la photocatalyse à la lumière visible.

Schéma structurel schématique de Cu₂ O-TiO₂ Hétérojonction NTA. Sous un éclairage en lumière visible, les électrons ont été excités jusqu'à la bande de conduction de Cu₂ O particules puis transférées dans la bande de conduction de TiO₂ pour la structure de bande interdite correspondante

Approche générale pour préparer Cu₂ O-TiO₂ les photocatalyseurs à hétérojonction comprennent la coprécipitation chimique et l'électrodéposition, et les produits ont montré des performances photocatalytiques prometteuses. Mais c'est toujours un défi de préparer Cu₂ O-TiO₂ photocatalyseurs à hétérojonction de bonne qualité en utilisant une méthode simple et peu coûteuse. Inspiré par le concept du précurseur du dépôt chimique en phase vapeur (CVD), l'idée, utilisant de l'acétate pour transporter l'ion cuivre à l'intérieur du TiO₂ NTs préparé par oxydation anodique, sort. Il est connu que les composés organométalliques sont susceptibles de se décomposer thermiquement. Dans cette étude, le TiO₂ anodique Les NTA ont fonctionné comme « nano-conteneur » pour charger l'acétate de cuivre dans un premier temps, puis comme « nano-réacteurs » pour fournir un espace pour la décomposition thermique de l'acétate de cuivre chargé. Après un traitement thermique, Cu₂ O-TiO₂ Des films d'hétérojonction TNA ont été obtenus avec succès. À notre connaissance, cette méthode n'a pas été signalée pour préparer Cu₂ O-TiO₂ Hétérojonction TNA. De plus, la composition de la phase, la morphologie et l'activité photocatalytique ont été caractérisées par XRD, EDS, SEM et spectrophotomètre.

Section expérimentale

Les produits chimiques qui ont été mentionnés dans le processus d'expérimentation ont été achetés (Sinopharm Group Chemical Reagent Co. Ltd., Chine) et utilisés sans autre purification, à l'exception de l'eau déminéralisée avec une résistance de 18,3 MΩ cm.

Préparation du TiO pur₂ Réseaux de nanotubes

La méthode d'oxydation anodique a été utilisée pour préparer du TiO₂ uniforme et stable NTA avec alignement vertical [35, 36]. Des feuilles de titane métallique (Ti) ont été découpées en morceaux de 1,5 × 5 cm ² et nettoyé par un nettoyant. Après un bain de sonication dans l'éthanol, les morceaux de Ti ont été séchés à l'étuve. L'électrolyte se composait de 535,45 g de glycol, 10 g d'eau déminéralisée et 1,6617 g de NH₄ F, qui ont été mélangés et agités pendant 2 h. Ensuite, nous avons pris deux morceaux de Ti comme anode et cathode, respectivement. Immersion dans l'électrolyte, application d'un potentiel constant de 50 V pendant 2 h, TiO₂ amorphe réseaux de nanotubes (TiO₂ NTA) ont été fabriqués à température ambiante.

Synthèse de Cu₂ O-TiO₂ Hétérojonction NTA

Le TiO₂ amorphe Les NTA ont été cristallisés en anatase par un traitement thermique à 450 °C. Et puis, ils ont été utilisés comme substrat pour préparer le Cu₂ O-TiO₂ Film à hétérojonction NTA. Premièrement, l'acétate cuivrique (Cu(Ac)₂ ) avec différentes concentrations a été préparée, allant de 0,05 à 0,3 mol/L. Puis, recuit TiO₂ Les NTA ont été immergés dans la solution de manière transitoire et séchés immédiatement au four à 70 °C. Et les produits finaux, Cu₂ O-TiO₂ films, ont été marqués comme échantillon S1-S5 respectivement par les différents Cu(Ac)₂ concentration de 0,05, 0,1, 0,2, 0,3 et 4 mol/L dans ce processus d'immersion. Après ce processus, les molécules d'acétate cuivrique étaient entrées dans le TiO₂ nanotubes. L'étape suivante consistait à placer les échantillons dans un four de frittage sous atmosphère de N₂ avec une température de frittage de 400 °C pendant 150 min. L'acétate cuivrique a été décomposé thermiquement d'une manière décrite par l'Eq. (1). Enfin, le Cu₂ O-TiO₂ Des films à hétérojonction NTA ont été préparés. Ce processus a été schématisé sur la figure 2.

Procédure de synthèse du Cu₂ O-TiO₂ Films à hétérojonction NTA. un Étape 1, TiO₂ anodique NTA. b Étape 2, remplissez les tubes avec la solution de précurseur. c Étape 3, frittage des tubes remplis à 400 °C pour obtenir le Cu₂ O-TiO₂ Hétérojonction NTA. d Formule de réaction chimique du processus de frittage

Tout comme tenir un tube à essai contenant de l'acétate cuivrique, après chauffage, l'acétate cuivrique s'est décomposé thermiquement en Cu₂ O qui a été laissé à l'intérieur du TiO₂ NTA.

Caractérisation

Une microscopie électronique à balayage (SEM, JSM-7000F, JEOL Inc., Japon) avec un spectromètre à dispersion d'énergie (EDS) a été utilisée pour l'observation de la morphologie et de la structure. Les échantillons ont été caractérisés par un spectromètre de diffraction des rayons X D/max-2400 (Rigaku, D/max-2400, Japon) et une spectrométrie UV-vis (Ultrospec 2100 pro) a également été utilisée. Évaluer l'activité photocatalytique du Cu₂ tel que synthétisé O-TiO₂ NTA hétérojonction, nous avons pris le méthyl orange (MO), un indicateur organique typique, comme objet dégradé. Le Cu₂ O-TiO₂ Films NTA (3,0 × 1,5 cm ² ) ont été immergés dans 5 × 10 ⁻⁵ mol/L de solution aqueuse MO et irradiée avec sept ampoules visibles de 4 W (Toshiba, Cool white, FL4W, Japon). Ensuite, la solution a été agitée magnétiquement dans l'obscurité pendant 30 min pour assurer l'équilibre adsorption-désorption avant la dégradation photocatalytique. Les expériences de photodégradation ont duré 180 min avec des échantillons de 1,5 ml prélevés périodiquement. La concentration du MO résiduel a été mesurée par un spectrophotomètre à environ 460 nm sur la base de la loi de Beer-Lambert. L'efficacité de dégradation du MO pourrait être définie comme suit :

Et la variation de A _t /Un ₀ fait référence au changement dans C _t , qui représentait l'activité photocatalytique des échantillons testés.

Résultats et discussion

La figure 3 montre une observation SEM typique du TiO₂ anodique pur NTA après recuit à 450 °C. L'anodisation est un processus électrolytique qui convertit la surface extérieure des métaux en une couche d'oxyde ou une structure de pores. Comme le montre la figure 3, le TiO₂ tel que préparé Les NT ont une morphologie à tube ouvert avec une distribution uniforme du diamètre extérieur de ∼ 100 nm. Le TiO₂ anodique Les NTA sont hautement ordonnés et orientés, et chaque TiO₂ NT possède des parois de tubes très lisses avec une épaisseur moyenne de ∼ 10 nm. Nos études antérieures ont montré que la longueur, le diamètre et la morphologie du tube pouvaient être manipulés en ajustant les protocoles d'anodisation [37, 38]. Les résultats SEM indiquent également que le recuit thermique à une température élevée de 450 °C ne détruit pas les morphologies du TiO₂ NTA. La XRD est utilisée pour caractériser le cristallin du TiO₂ pur NTA (échantillon 1), voir Fig. 4a. Les résultats montrent que des pics de diffraction localisés à 25,3°, 36,9°, 37,8°, 48°, 53,9°, 55°, 62,7° et 68,8° ont pu être observés dans l'échantillon 1, attribuant aux (101), (103), ( 004), (200), (105), (211), (204) et (116) de phase anatase, respectivement. Comme nous le savons, il existe trois types de phase de dioxyde de titane, l'anatase, la brookite et le rutile. Le rutile pourrait montrer une capacité photocatalytique relativement bonne avec une granularité inférieure à 10 nm. Cependant, pour obtenir une phase rutile, le TiO₂ l'échantillon doit être chauffé jusqu'à une température de frittage élevée de 800 °C, ce qui pourrait entraîner la rupture de TiO₂ tubes dans ce cas. La phase Brookite doit difficilement être formée en utilisant la méthode de recuit thermique pour la mauvaise stabilité de la phase thermodynamique, tandis que l'anatase est la phase la plus courante avec une bonne activité photocatalytique [39, 40]. Les pics de diffraction aigus et la forte intensité de l'échantillon 1 (voir Fig. 4a) indiquaient une structure anatase hautement cristallisée, ce qui signifiait notre TiO₂ substrat était excellent non seulement dans la morphologie mais aussi dans la phase cristalline. Le TiO₂ hautement ordonné Des NTA avec une morphologie de bouche à tube ouvert ont été utilisés comme substrat pour préparer Cu₂ O-TiO₂ Films à hétérojonction NTA dans cette étude.

Images SEM typiques de TiO₂ pur réseaux de nanotubes sans modification. un Vue de dessus et b vue de côté, indiquant la structure d'alignement vertical très ordonnée avec la morphologie de la bouche à tube ouvert. Le diamètre du tube est d'environ 100 nm et la longueur du tube est d'environ 10 m

un Modèles XRD du Cu₂ O-TiO₂ Échantillons d'hétérojonction NTA. Échantillon S0 :pur anatase TiO₂ échantillon NTA ; échantillons S2, S4 et S5 :échantillon décomposé thermiquement avec immersion dans 0,1, 0,3 et 4 mol/L Cu(Ac)₂ solution, respectivement. b Résultat EDS du Cu₂ O-TiO₂ Films d'hétérojonction NTA, montrant l'existence des éléments Ti, Cu et O. Les résultats confirment le chargement réussi de Cu₂ O sur le TiO₂ NTA

Modèles XRD du TiO₂ NTA chargés de Cu₂ Des nanoparticules d'O dans un gradient de concentration allant de 0,05 à 4,0 mol/L sont également présentées sur la figure 4a, et l'échantillon de 4,0 mol/L a été préparé par un processus d'immersion cyclique décrit dans le fichier supplémentaire 1, la partie « Détails expérimentaux ». Les échantillons ont été nommés échantillons 2 à 4 avec le Cu(Ac)₂ croissant concentration. Sauf le TiO₂ pics, il n'y avait pas de pic de Cu₂ O apparaissant dans l'échantillon 2 en raison de la faible quantité de chargement Cu₂ O particules. Et les particules peuvent être décorées à l'intérieur du TiO₂ « nano-conteneur » qui a également soulevé la difficulté de la caractérisation. Dans les échantillons 3 et 4, des pics évidents de cuprite ont pu être observés à 29,6°, 36,4°, 42,3° et 61,3°, attribués à la cuprite (110), (111), (200) et (220) de Cu2 O, respectivement. Il est à noter ici que l'échantillon 4 n'a été utilisé que pour caractériser l'existence de Cu₂ O particules, et ses détails synthétiques ont été décrits dans le fichier supplémentaire 1. De plus, les paramètres de réseau et la taille des grains ont été calculés sur la base des données XRD. Après avoir supprimé l'arrière-plan et K_α2 diffraction, et après le processus de lissage et d'ajustement, nous avons obtenu les paramètres de réseau moyens de nos échantillons de a = b = c = 4.2646 Å, qui correspond au PDF standard. Le PDF standard a montré que les paramètres de maille de Cu₂ O sont :a = b = c = 4.2696 Å, et Cu₂ O avait une structure cubique [41]. La taille moyenne des grains de Cu₂ O a été calculé comme ~ 47 nm, en utilisant la formule Debye-Scherrer :

Dans l'éq. (3), D est la taille des grains, K est la constante de Scherrer, γ est la longueur d'onde des rayons X, B est FWHM qui doit être dans le radian, et θ est l'angle de diffraction. Les résultats XRD indiquent que le Cu(Ac)₂ ont été chargés dans le TiO₂ NTA et décomposé avec succès en Cu₂ O à l'intérieur du même TiO₂ NTA, puis le Cu₂ O-TiO₂ Des films à hétérojonction NTA se sont formés. Pour approfondir l'enquête sur le Cu₂ O-TiO₂ Hétérojonction NTA, une analyse élémentaire a été réalisée en utilisant l'EDS. La figure 4b a montré un diagramme EDS de Cu₂ O-TiO₂ Film à hétérojonction NTA préparé avec 0,2 mol/L de Cu(Ac)₂ . Les pourcentages atomiques étaient de 7,32, 28,96, 57,45 et 6,27 % pour les éléments Cu, Ti, O et l'impureté C. Ce résultat a montré que le Cu₂ O possédait une teneur relativement faible dans l'échantillon d'hétérojonction, mais cela provoquait toujours l'activité de la lumière visible, qui serait discutée plus tard dans l'expérience de dégradation MO. Les résultats EDS concordent bien avec les résultats XRD de la figure 4a que la cuprite Cu₂ O a été chargé avec succès pour anatase NTA.

La figure 5 a montré la vue de dessus des résultats SEM du TiO₂ modifié NTA. Par rapport au TiO₂ pur Échantillons NTA sur la figure 3, quelques petites particules ont pu être vues près de la partie supérieure et à l'intérieur du TiO₂ tubes de la Fig. 5a. En augmentant la quantité de modification, un certain nombre de nanoparticules ont pu être observées évidemment sur la figure 5b. La figure 5c était l'échantillon 4 dont nous avons discuté auparavant. De grandes parties de la surface du tube étaient recouvertes par le Cu₂ redondant O, indiquant que l'échantillon 4 était trop décoré. Sur la base des images SEM, la distribution de taille de Cu₂ Les particules d'O ont été estimées entre ~ 30 et ~ 80 nm, ce qui est bien en accord avec la taille de grain calculée par XRD de ~ 47 nm. Pour la structure tubulaire des trois échantillons, ils ont toujours conservé l'état d'alignement vertical, mais certains tubes se sont un peu déformés. Il a été considéré comme l'influence du processus de décomposition thermique, qui a nécessité un processus de chauffage de 400 °C pour obtenir Cu(Ac)₂ décomposé en Cu₂ O. Une température élevée dans l'étape de décomposition a eu un effet négatif sur la structure tubulaire, soutenu par les images SEM. Cependant, si la température de chauffage dans le processus thermique descendait trop bas à 240 °C, Cu(CH₃ COO)₂ ·H₂ O serait simplement déshydraté au lieu de se décomposer. La température doit donc être contrôlée entre ~ 300 à 400 °C pour conserver la structure tubulaire à l'échelle nanométrique et assurer la fabrication de Cu₂ O-TiO₂ Hétérojonction NTA. On peut conclure que le Cu₂ O-TiO₂ une hétérojonction pourrait se former, et la morphologie bien conservée, lorsque la décomposition se produit à 400 °C.

Images SEM typiques du Cu₂ O-TiO₂ Films à hétérojonction NTA. un Échantillon immergé dans 0,2 mol/L Cu(Ac)₂ . b Échantillon immergé dans 0,3 mol/L Cu(Ac)₂ . c Échantillon immergé dans Cu(Ac)₂ de concentration trop élevée

Le Cu₂ O nanoparticules ont été chargées sur TiO₂ NTAs pour fabriquer l'hétérojonction, qui devait améliorer la capacité de photo-réponse dans la plage de lumière visible, donc la caractérisation UV-vis a été adoptée pour étudier les propriétés optiques du Cu₂ tel que synthétisé O-TiO₂ NTA. La figure 6a montre les spectres d'absorption UV-vis du Cu₂ O-TiO₂ Échantillons NTA avec Cu₂ Magnitude chargée en O augmentant de zéro à 4,0 mol/L. On peut voir sur la figure 6a que le TiO₂ pur NTA sans charger Cu₂ O n'a montré une absorption élevée que dans la région ultraviolette (< 380 nm), en raison de ses propriétés intrinsèques de matériau. Après avoir chargé le Cu₂ O particules, la plage d'absorption a été étendue à 600-700 nm. Et quand l'intensité augmente avec la montée du Cu₂ O grandeur de modification, la valeur d'absorption du Cu₂ O-TiO₂ les films à hétérojonction ont également augmenté. La figure 6a a indiqué que TiO₂ Les NTA ont reçu la capacité de réponse à la lumière visible en décorant Cu₂ nanoparticules. Les résultats UV-vis ainsi que SEM, EDS et XRD ont prouvé que le Cu₂ O-TiO₂ L'hétérojonction NTA a été fabriquée avec succès par la méthode de décomposition thermique, et les échantillons ont montré une absorption accrue de la lumière visible.

un Spectres UV-vis du Cu₂ O-TiO₂ Les NTA et l'absorption sont étendus à la plage de lumière visible et augmentés avec la quantité de chargement de Cu₂ O. b Cinétique de dégradation photocatalytique en lumière visible des MO traités par les films d'hétérojonction avec différents Cu₂ O contenu. Lorsque la grandeur de décoration de Cu₂ O sur TiO₂ Les NTA ont augmenté, l'efficacité de décomposition des MO sous irradiation de lumière visible a augmenté. L'échantillon S0 fait référence à du TiO₂ pur film et les échantillons S1-S5 étaient les échantillons immergés dans Cu(Ac)₂ solution avec les concentrations de 0,05, 0,1, 0,2, 0,3 et 4 mol/L, respectivement

Activités photocatalytiques, une des propriétés les plus importantes du Cu₂ O-TiO₂ Les films NTA ont été évalués par dégradation de la solution aqueuse de MO. La cinétique de dégradation photocatalytique en lumière visible a été montrée sur la figure 6b. Le taux de dégradation du MO était proportionnel à la quantité de chargement de Cu₂ O environ. Plus Cu₂ O particules ont été chargées sur TiO₂ NTA, le MO le plus rapide s'est dégradé. L'échantillon S1 a dégradé le MO à 91,0 % en 3 h sous irradiation à la lumière visible, tandis que l'échantillon S4 a dégradé le MO à 86,4 % en 3 h dans les mêmes conditions. Le taux de dégradation du MO représentait l'activité photocatalytique des échantillons. En comparaison avec le taux de dégradation photocatalytique à ~ 2,73% de CdTe-TiO₂ par une méthode électrodéposée par impulsions [29], ~ 45% de Bi₂ O₃ par une technique d'adsorption et de réaction de couches ioniques successives assistées par ultrasons (SILAR) [32], et ~ 27,25 % de Cu₂ O par une méthode de voltamétrie à onde carrée [33], photoactivité de ce Cu₂ tel que synthétisé O-TiO₂ échantillon était améliorable. Cependant, en tant que nouvelle stratégie facile, elle a toujours conduit à améliorer la méthode de fabrication. Lorsque le Cu₂ O la quantité de chargement a augmenté, il y avait une tendance à ce que l'activité photocatalytique de notre Cu₂ tel que synthétisé O-TiO₂ Les films d'hétérojonction NTA ont augmenté. Il indiquait le Cu₂ La teneur en O a eu une influence positive sur l'activité photocatalytique de la lumière visible. TiO₂ lui-même ne répondait qu'aux ultraviolets, et la capacité photocatalytique dans le domaine de la lumière visible devrait provenir de la décoration de Cu₂ O. Comme le montre la Fig. 7, le fond de la bande de conduction de Cu₂ O était un peu plus élevé que celui de TiO₂ , tandis que la bande de valence en haut de Cu₂ O était supérieur à celui de TiO₂ . Ainsi, les électrons photoinduits ont été excités vers la bande de conduction de Cu₂ O puis transféré sur la bande de conduction de TiO₂ . En tant que semi-conducteur à ouverture directe, vecteur d'onde de Cu₂ O était exactement le même en bas de la bande de conduction et en haut de la bande de valence. Cela signifiait que seuls les changements d'énergie étaient nécessaires, au lieu des changements de quantité de mouvement. Cette structure de bande d'énergie a conduit à une situation où les porteurs se sont facilement recombinés. Cependant, grâce à l'aide de la structure à hétérojonction, les électrons photogénérés sur Cu₂ O transféré à TiO₂ NTAs qui ont supprimé la recombinaison des paires électron/trou. Plus les paires existaient longtemps, plus les ROS se produisaient facilement, ce qui apportait cette activité photocatalytique. Comme plus de Cu₂ O chargé sur TiO₂ NTA, l'hétérojonction s'est mieux fabriquée. Et la capacité photocatalytique a été promue. Ainsi, le Cu₂ La teneur en O a montré une influence positive de l'activité photocatalytique de la lumière visible. Cependant, nouvelle augmentation de Cu₂ La teneur en O ainsi que la capacité photocatalytique sont limitées, en raison de la solubilité du Cu(Ac)₂ en solution aqueuse qui était de 7,2 g (0,36 mol/L) à température ambiante. Et échantillonnez S5 avec Cu(Ac)₂ concentration de 4,0 mol/L est préparée par un processus d'immersion cyclique décrit dans le fichier supplémentaire 1, la partie Détails expérimentaux. La dégradation photocatalytique du MO a suivi une cinétique de pseudo-premier ordre [42] et la réaction cinétique pourrait être exprimée comme suit :

Structure de bande interdite de Cu₂ O et TiO₂ avant (gauche) et après (droite) contact. Lorsque le Cu₂ O-TiO₂ une hétérojonction se forme, les paires électron/trou sont photogénérées sur Cu₂ O pourrait transférer à TiO₂ NTA

Alors que notre courbe de dégradation a montré presque une ligne droite, ce n'est pas une fonction exponentielle. Il y avait donc encore place à amélioration. Et la limite de solubilité pourrait être dépassée par la méthode d'immersion répétée que nous avons mentionnée précédemment, avec une enquête plus approfondie sur le Cu(Ac)₂ temps de concentration et de répétition pour éviter les effets indésirables. Dans cette étude, comme cette méthode de décomposition thermique était ce que nous avons concerné et essayé d'illustrer, nous avons juste pris 0,3 mol/L (près de la solubilité de 0,36 mol/L) comme concentration maximale de Cu(Ac)_{2 Solution. Et l'activité photocatalytique dans la plage de lumière visible de notre hétérojonction telle que synthétisée a été confirmée par les résultats de la dégradation des MO. Notre étude précédente a révélé que le Degussa P25 avait des activités photocatalytiques ultraviolettes similaires avec TiO2 NTAs, lorsque la puissance P25 a été placée sur un substrat de verre [28]. On peut conclure que nous avons préparé avec succès Cu2 O-TiO2 Films à hétérojonction NTA avec activités photocatalytiques en lumière visible.}

Conclusions

En résumé, nous avons préparé avec succès le Cu₂ O-TiO₂ Films d'hétérojonction NTA par un simple processus de décomposition thermique. Les résultats SEM, EDS et XRD montrent que TiO₂ Les NTA avec un diamètre de tube de ~ 100 nm ont été chargés par Cu₂ O nanoparticules d'une taille moyenne de ~ 50 nm. Le TiO₂ anodique Les NTA ont fonctionné à la fois comme « nano-conteneur » et « nano-réacteurs » pour charger et synthétiser le Cu₂ à bande étroite O nanoparticules, ce qui n'a pas été signalé auparavant. Les spectres UV-vis indiquent que la plage d'absorption du TiO₂ Les NTA ont été étendus de la plage des ultraviolets à la plage de la lumière visible, en raison de la charge de Cu₂ O. Les tests photocatalytiques ont indiqué qu'il y avait une activité photocatalytique en lumière visible du Cu₂ tel que synthétisé. O-TiO₂ hétérojonction. Les capacités photocatalytiques du Cu₂ O-TiO₂ Les films à hétérojonction NTA se sont avérés être augmentés avec le Cu₂ Teneur en O de 0,05 à 0,3 mol/L. Notre travail actuel a démontré une méthode nouvelle et facile pour préparer Cu₂ O-TiO₂ Films à hétérojonction NTA, qui pourraient également être prometteurs pour les domaines liés à l'environnement et à l'énergie.

Abréviations

EDS :

Spectrométrie à dispersion d'énergie

NTA :

Réseaux de nanotubes

SEM :

Microscopie électronique à balayage

XRD :

Diffraction des rayons X