可见光下纳米TiO2电极光电催化降解染料研究

"该研究主要关注可见光照射下纳晶TiO2电极对染料污染物的光电催化降解过程，旨在揭示TiO2光催化降解染料的反应机理。通过溶胶-凝胶结合水热法制备TiO2薄膜作为光电极，研究人员在正、负不同偏压下观察了染料的降解效果，并利用紫外-可见吸收光谱和总有机碳变化来分析外加电压的影响。此外，电子自旋共振技术用于检测在染料降解过程中活性自由基的生成情况。实验结果显示，正偏压条件下，阳离子染料如罗丹明B和孔雀绿虽然褪色，但矿化率较低；而在负偏压作用下，阳离子型染料的共轭结构在可见光和偏压的共同作用下被破坏，导致更高的矿化率。关键词包括：TiO2电极、光电催化、染料污染物、活性氧自由基和矿化。" 在这篇研究中，作者探讨了TiO2作为一种高效的光催化剂在处理染料污染中的应用。TiO2是一种半导体材料，具有良好的光催化性能，尤其在可见光照射下。通过溶胶-凝胶法和水热法制备的纳米TiO2薄膜，其表面活性高，能有效吸附和分解染料分子。 实验设置中，研究人员将染料污染物置于正负不同偏压下，以观察外加电压如何影响光电催化过程。偏压的选择对于染料降解的效率和矿化程度至关重要。在正偏压下，尽管染料颜色有所褪去，但矿化（即染料完全转化为无害的二氧化碳和水）的程度并不高，这可能是因为产生的活性自由基数量不足。然而，当施加负偏压时，由于可见光和偏压的协同作用，染料分子的共轭结构被破坏，导致更多的自由基生成，从而提高了矿化率。 活性氧自由基在光催化过程中扮演着关键角色，它们能够与染料分子发生氧化反应，导致染料的分解。电子自旋共振技术的运用使得研究人员能够直接监测这些自由基的生成情况，为理解光催化过程提供了实验证据。 这项工作不仅有助于理解染料降解的机理，也为优化TiO2电极的光电催化性能，特别是在可见光条件下的应用，提供了理论基础。这对于环境科学领域，尤其是染料废水处理技术的发展，具有重要的实际意义。通过调整电压和改进材料制备方法，未来可能实现更高效、环保的染料污染控制策略。