TiO2光子晶体薄膜的结构调控及其光催化性能研究

采用模板法结合溶胶-凝胶法制备了不同孔径的TiO2 光子晶体(TiO2 PC)薄膜,利用SEM、XRD和UV-Vis对其进行表征,并以罗丹明B(RhB)作为目标降解物评估了TiO2 PC薄膜的光催化性能.结果表明:所制备的TiO2 PC为锐钛矿相,具有良好的周期性结构,存在丰富的大孔,且光子带隙(PBG)可以被精确调控,是一种极具潜力的薄膜光催化剂.270-TiO2 PC薄膜的PBG为 542 nm,其红边与RhB的中心吸收波长(554 nm)相匹配,对RhB表现出优异的光催化降解能力.在模拟太阳光照射 2 h后,270-TiO2 PC薄膜对RhB(10 mg/L,5 mL)的降解率高达 86.6%,反应速率常数为 15.22×10-3 min-1(分别是TiO2 纳米颗粒薄膜、340-TiO2 PC薄膜和 500-TiO2 PC薄膜的7.11,1.96 和 1.99 倍).此外,对比实验揭示了TiO2 PC薄膜的大孔结构和PBG的调控对其光催化性能的提升作用.