ag_tio2復(fù)合材料的制備和光致變色性能研究

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1、第37卷增刊2008年11月光子學(xué)報ACTAPHOTONICAS附ICAV01．37Sup．INovember2008Ag／Ti02復(fù)合材料的制備和光致變色性能研究木趙婧，曾惠丹+，楊云霞，趙崇軍，陳國榮(華東理工大學(xué)材料科學(xué)-q；r程學(xué)院，超細(xì)材料制備與應(yīng)用教育部重點實驗室，上海200237)摘要：以0．05mol／LAgN03溶液和板鈦礦型幣02(BrookiteTi02．啊02-B)溶膠作為前驅(qū)物，采用光化學(xué)還原法制備了Ag／Ti02．13(板鐵礦型)復(fù)合材料．UvVis吸收光譜結(jié)果進(jìn)一步證實了Ag+一(Ag、的轉(zhuǎn)變．紫

2、外光波長、銀含量和添加卉ll等參數(shù)均影響Ag／Ti02一B的形成．通過研究Ag／n02．B在幾種特定波長條件下的光致變色現(xiàn)象，對光還原和光致變色過程中涉及的機(jī)理進(jìn)行了討論，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合材料在可見光范圍內(nèi)具有良好的光致變色性質(zhì)．關(guān)鍵詞：銀／Ti02-B；光化學(xué)還原法；光致變色中圖分類號：TQ034文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A0引言1972年Fujishima和Honda首次發(fā)現(xiàn)Ti02單晶電極能夠在太陽光輻照下分解水【1】。此后Ti02優(yōu)異的光催化性能受到廣泛關(guān)注．但是由于啊02的禁帶寬度較大(3．2eV)，因此僅對短波長的光有吸收(例如小于3

3、80nm的紫外光)，但紫外光僅占太陽光的4％，因此光催化的效率較低．研究表明，通過在納米Ti02中摻雜Zn、Fe、Mo、Pt、Ag和l孫等活性金屬離子，可以使Ti02光響應(yīng)的波長延伸至可見光區(qū)，因而顯著提高了材料的光催化性能12·J．本課題采用光化學(xué)還原法制備Ag／Ti02．B復(fù)合材料，研究該復(fù)合材料在兒種不同波長光輻照下的光致變色性能，并簡單討論了其變色機(jī)理，從而為這種光致變色薄膜的應(yīng)用提供了參考依據(jù)．1實驗1．1銀／板鈦礦型Ti02復(fù)合材料的制備及表征將0．05mol／LAgN03水溶液加入到50mL納米Ti02．B分散的

4、溶液中(含崮量為2wt％，平均粒徑為20啪)，攪拌30rain．采用提拉法制取Ag／Ti02．B薄膜樣品(沈陽科晶設(shè)備制造有限公司TL0．01型，提拉速度3ram／rain)．根據(jù)改變AgN03的加入量和光化學(xué)還原的波長，制備了I-5號樣品，具體條件參見表1，其中光化學(xué)還原的時間為IOmin．為了便于區(qū)分，將光輻照前、后的薄膜分別定義為Ag+／Ti02．B和Ag／Ti02．B．‘國家自然基金50702021(NSFC)、教育部博士點新教師基金(20070251013)、上海市重點學(xué)科建設(shè)項目(B502)和硅酸鹽材料工程教育部重

5、點實驗室(武漢理工大學(xué))開放課題基金(SYSJJ2007-05)資助Tel：02l-64252647Email：hdzeng@ccust．edu．cn收稿日期：2008．09．20表1實驗樣品組成表No波長nezA!?3時間乙醇／nm／mL／min／mLl234561．2Uv-Ⅵs吸收光譜和光致變色性質(zhì)的測定利用紫外一可見分光光度計(上海棱光公司)表征光化學(xué)還原輻照前后的Ag／Ti02一B薄膜的吸光度．利用藍(lán)光輻照薄膜8h，圖1為輻照光源的透過光譜．●穹日吝．殳．簍E罟舀一Wavelength／nm圖1藍(lán)光透過光譜Fig．1T

6、ransmissionspectrumofbluelight2結(jié)果與討論2．1Ag／Ti02．B復(fù)合材料的制備圖2是紫外光輻照前后樣品的吸收光譜，可看出，紫外光輻照前，在2>400m'n處存在一個較窄的吸收蜂；紫外光輻照后，樣品在可見光區(qū)吸收明顯增強(qiáng)，吸收峰峰位產(chǎn)生紅移，并在2>400啪處出現(xiàn)了一個新的較寬的吸收峰，表明材料中有銀原子生成‘41．說明采用光化學(xué)還原法可制得銀／板鈦礦型Ti02復(fù)合材料．O5O0Oi2Ol262O0O5鈣鉑弱孫％弱23增刊趙婧，等：Ag廠ri02復(fù)合材料的制備和光致變色性能研究3l，’卑矗￥8蠹七

7、寶．o《Wavelength／nm’圖2紫外光輻照前后樣品的吸收光譜Fig．2AbsorptionspectraofsamplesbeforeandalterirradiationoftheUVlight2．2影響銀原子生成的因素2．2．1還原光波長對Ag廠ri02-B形成的影響利用兩種不同波長的紫外光對Ag+／Ti02．B薄膜樣品輻照10min．可看到，254nm輻照的薄膜的顏色由乳白色變?yōu)榈S色，而365n／ti輻照的薄膜則由乳白色變?yōu)榈仙?，圖3是Ag+／Ti02．B薄膜在光照前后對應(yīng)的UV-Vis吸收光譜．從圖中可看出

8、，輻照后的樣品，在可見光區(qū)域的吸收明顯增強(qiáng)，吸收峰峰位發(fā)生紅移，用2=365am輻照的吸收峰更強(qiáng)，實驗表明輻照光源的波長能影響溶液的顏色變化，并且能量較低的紫外光源更利于銀納米顆粒的形成，這與文獻(xiàn)中報道的金紅石犁樣品的光催化性能結(jié)果相符【5】．Wavelength／nm圖3不