板钛矿相TiO 2 的晶相转变及光学性能研究

发布时间：2023-03-11 19:23

　　TiO₂在自然界中存在三种结构:板钛矿、锐钛矿和金红石。锐钛矿和板钛矿在高温下会不可逆地转变为金红石结构;板钛矿和锐钛矿在一定条件下也会互相转化。板钛矿相二氧化钛具有良好的光催化性能,但是关于板钛矿相TiO₂的生长机理和相变过程少有报道。研究晶体生长的微观机理可为板钛矿TiO₂的可控生长提供理论指导;加之,结构相变是TiO₂晶体生长的主要动力,有助于理解混晶TiO₂的光学性能。所以,本文将以反应时间、烧结温度为变量,利用水热法制备一系列的二氧化钛,并在高温下煅烧。利用X射线衍和基于电子衍射的原子对分布函数研究水热过程中二氧化钛板钛矿相的形成机理、锐钛矿-板钛矿-金红石相之间的相变过程,以及在相变过程中的光学性能。主要归纳如下:(1)以反应时间为变量,研究水热反应过程中板钛矿相TiO₂的形成机理。原子对分布函数表明,在水热反应3个小时后就已出现少量TiO6八面体,并以Ti-Ti键共边的方式堆垛形成板钛矿相TiO₂前驱体。随着水热反应的进...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 板钛矿相TiO₂半导体简介
        1.2.1 二氧化钛的晶体结构
        1.2.2 板钛矿TiO₂的形成机理
        1.2.3 板钛矿TiO₂的文献综述
    1.3 本文研究的主要内容
第2章 板钛矿相TiO₂的制备方法与表征技术
    2.1 实验试剂与实验仪器
    2.2 板钛矿相二氧化钛的制备原理
    2.3 X射线衍射分析技术
        2.3.1 X射线衍射原理
        2.3.2 衍射峰的峰位、峰强、峰宽与晶体结构
        2.3.3 样品的Rietveld精修
    2.4 扫描电子显微镜
    2.5 透射电子显微镜
        2.5.1 电子衍射的分析
        2.5.2 原子对分布函数
        2.5.3 电镜中的原子对分布函数
    2.6 拉曼光谱
    2.7 吸收光谱
    2.8 光降解与光催化
第3章 水热法制备板钛矿相TiO₂并在高温下煅烧
    3.1 水热时间对板钛矿相TiO₂结构的影响
        3.1.1 以反应时间为变量对TiO₂的XRD表征
        3.1.2 以反应时间为变量,对TiO₂的SEM分析
        3.1.3 以反应时间为变量对TiO₂的TEM分析
    3.2 利用原子对分布函数研究板钛矿相TiO₂前驱体的亚稳相
    3.3 烧结温度对板钛矿相TiO₂结构相变的影响
        3.3.1 以煅烧温度为变量,对TiO₂的XRD分析
        3.3.2 以烧结温度为变量,对不同晶相TiO₂的SEM分析
        3.3.3 以烧结温度为变量,对不同晶相TiO₂的TEM分析
    3.4 本章小结
第4章 板钛矿相TiO₂的光学性能分析
    4.1 TiO₂的光吸收
        4.1.1 实验方案
        4.1.2 以反应时间为变量TiO₂的吸收特性分析
        4.1.3 以烧结温度为变量的样品的吸收特性分析
    4.2 不同晶相TiO₂的拉曼光谱分析
        4.2.1 实验方案
        4.2.2 以反应时间为变量样品的拉曼光谱分析
        4.2.3 以烧结温度为变量的样品的拉曼光谱分析
    4.3 TiO₂的光催化
        4.3.1 实验方案
        4.3.2 TiO₂的光催化分析
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3760097