纳米结构TiO 2 光催化材料的制备及其光电性能研究

发布时间：2024-01-26 22:54

　　二氧化钛(TiO2)作为经典的光催化材料,经过几十年不间断的研究,学者们对其结构与性能之间关系的认识也越来越深入。TiO2纳米管阵列(TNTAs)由于其独特的一维阵列结构使其具有良好的载流子收集、传输能力和电荷分离能力。所以,基于TNTAs我们可开发出更多性能优异的光催化材料。 本文中,首先采用阳极氧化法制得TNTAs,并研究退火温度对TNTAs形貌、晶型、晶粒尺寸、相组成的影响,并探究晶型与光电性能之间的关系。研究发现,当退火温度为500℃,可以得到由41.2wt%锐钛矿和58.8wt%金红石组成的混晶TNTAs.综合分析X射线衍射谱图、拉曼光谱以及紫外-可见漫反射吸收光谱等一系列数据证实了锐钛矿/金红石分层异相结的存在。并进一步设计实验证明锐钛矿位于TNTAs的顶部开口端,金红石位于底部闭合端。在波长为370+8nm,光强为1mW/cm2的紫外光照射下,500℃退火样品的光电流密度可达到120μA/cm2,为纯锐钛矿TNTAs的1.5倍。通过电化学阻抗测试,推测异相结可加快光生电子由锐钛矿向金红石相转移,促进载流子分离,从而提高光电性能。 采用阳极氧化-机械球磨两步法制备基于纳米管...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1. 引言
    1.1 TiO₂光催化研究背景
        1.1.1 光催化反应
        1.1.2 光电催化反应
    1.2 不同结构TiO₂的研究
        1.2.1 零维结构TiO2

        1.2.2 一维结构TiO₂

        1.2.3 二维结构TiO₂

        1.2.4 三维结构TiO₂

    1.3 TiO₂晶相组成对光催化性能的影响
        1.3.1 单一晶相TiO₂

        1.3.2 混合晶相TiO₂

    1.4 研究的意义及主要内容
2. 实验试剂及仪器设备
    2.1 主要实验试剂
    2.2 主要仪器设备
3. 锐钛矿/金红石分层异相结TNTAs的制备及其性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 分层异相结TNTAs的制备
        3.2.2 样品的测试与表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 形貌分析
        3.3.2 结构表征
        3.3.3 性能测试
    3.4 本章小结
4. 复合结构TiO₂电极的制备及光电催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 复合结构TiO₂电极的制备
        4.2.2 样品的测试与表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 形貌分析
        4.3.2 结构表征
        4.3.3 性能测试
    4.4 本章小结
5. 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
参考文献
在读期间发表论文
致谢



本文编号：3885842

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