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随着近代科学技术的飞速发展，科技成果在带给人们生活便利的同时，也伴带来了一系列日益严峻的问题，例如：环境污染问题、能源短缺问题、生态稳定问题等等。这些问题已经成为危害人类健康和阻碍可持续发展的重大难题。因此，发现和研究绿色环保、经济可持续的方法来解决这些问题势在必行。近些年来，光催化技术被认为是有望解决这些环境污染问题的重要技术。而TiO2基纳米复合材料作为一种高效、稳定、低廉、环保的光催化材料成为科研工作者的研究热点。
本文选用竖直排列、形貌均一的TiO2纳米管阵列为基底，通过水热法和电化学方法在纳米管上修饰窄带隙的过渡金属硫化物(如MoS2、MoSe2)和导电性优异的贵金属银纳米粒子以形成新颖的Z型异质结复合材料，以其作为光电极用来光电催化降解抗生素污染物(如盐酸四环素、头孢噻肟钠)。具体研究内容如下：
(1)选择市售钛网为基底，采用阳极氧化法在其三维网格上定向生长TiO2纳米管阵列(TiO2NTs)。以硝酸银为银源、硫代乙酰胺为硫源、钼酸钠为钼源，应用光化学还原法和水热法分别将Ag纳米粒子和MoS2纳米片沉积在TiO2NTs/Ti网上，得到MoS2/Ag/TiO2NTs网状光电极。实验结果表明，在可见光照射和外加辅助偏压1.0V的协同作用下，MoS2/Ag/TiO2NTs网状光电极表现出优异的光电催化活性。MoS2/Ag/TiO2NTs网状光电极对盐酸四环素的光催化降解效率是未修饰的TiO2NTs网状光电极的1.5倍。此外，以钛网为基底的MoS2/Ag/TiO2NTs回收方便，重复利用率高，光电催化活性和稳定性较好。
(2)以市售钛箔为基底，采用电化学方法——阳极氧化法和循环伏安法，制备了MoSe2/TiO2NTs。将MoSe2纳米粒子沉积在TiO2纳米管阵列的顶部和管壁之间而不掩蔽管口，不但可以有效增大复合材料的比表面积和吸附容量，还可以减小带隙能，增强对可见光的响应能力。在模拟太阳光照射和较低外加辅助偏压(0.5～3.0V)作用下，检测了MoSe2/TiO2NTs光电极对头孢噻肟钠的光电催化降解性能。实验结果表明，MoSe2/TiO2NTs光电极具有卓越的光电催化活性和稳定性。这是由于TiO2NTs和MoSe2稳定的直接Z型异质结在纳米粒子的紧密接触界面之上所形成，这不仅促进了光生电子和空穴的有效分离，还可以使光生载流子具有较高的氧化和还原电位，产生更多的活性自由基，非常有利于头孢噻肟钠的有效矿化分解。
本文选用竖直排列、形貌均一的TiO2纳米管阵列为基底，通过水热法和电化学方法在纳米管上修饰窄带隙的过渡金属硫化物(如MoS2、MoSe2)和导电性优异的贵金属银纳米粒子以形成新颖的Z型异质结复合材料，以其作为光电极用来光电催化降解抗生素污染物(如盐酸四环素、头孢噻肟钠)。具体研究内容如下：
(1)选择市售钛网为基底，采用阳极氧化法在其三维网格上定向生长TiO2纳米管阵列(TiO2NTs)。以硝酸银为银源、硫代乙酰胺为硫源、钼酸钠为钼源，应用光化学还原法和水热法分别将Ag纳米粒子和MoS2纳米片沉积在TiO2NTs/Ti网上，得到MoS2/Ag/TiO2NTs网状光电极。实验结果表明，在可见光照射和外加辅助偏压1.0V的协同作用下，MoS2/Ag/TiO2NTs网状光电极表现出优异的光电催化活性。MoS2/Ag/TiO2NTs网状光电极对盐酸四环素的光催化降解效率是未修饰的TiO2NTs网状光电极的1.5倍。此外，以钛网为基底的MoS2/Ag/TiO2NTs回收方便，重复利用率高，光电催化活性和稳定性较好。
(2)以市售钛箔为基底，采用电化学方法——阳极氧化法和循环伏安法，制备了MoSe2/TiO2NTs。将MoSe2纳米粒子沉积在TiO2纳米管阵列的顶部和管壁之间而不掩蔽管口，不但可以有效增大复合材料的比表面积和吸附容量，还可以减小带隙能，增强对可见光的响应能力。在模拟太阳光照射和较低外加辅助偏压(0.5～3.0V)作用下，检测了MoSe2/TiO2NTs光电极对头孢噻肟钠的光电催化降解性能。实验结果表明，MoSe2/TiO2NTs光电极具有卓越的光电催化活性和稳定性。这是由于TiO2NTs和MoSe2稳定的直接Z型异质结在纳米粒子的紧密接触界面之上所形成，这不仅促进了光生电子和空穴的有效分离，还可以使光生载流子具有较高的氧化和还原电位，产生更多的活性自由基，非常有利于头孢噻肟钠的有效矿化分解。