二氧化钛纳米管的制备、改性及其光催化性能研究

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1、湖南大学硕士学位论文二氧化钛纳米管的制备、改性及其光催化性能研究姓名：王福祥申请学位级别：硕士专业：物理学指导教师：张清林20120529二氧化钛纳米管的制备、改性及其光催化性能的研究摘要二氧化钛(Ti02)是一种物理化学性质稳定的n型宽禁带半导体材料，禁带宽度为3．2eV，具有无毒、无害、容易制备、价格低廉等优点，在光电转换、光致变色及光催化等领域具有广阔的应用前景。然而纯Ti02纳米管对太阳光的利用率过低，仅吸收占太阳光不到5％的紫外光，并且Ti02光催化材料的光生电子一空穴对的复合率极高等技术问题严重影响了工业化

2、的应用。光生电子一空穴对的分离效率的高低决定了光电器件的工作性能。由于在Ti02中光生电子一空穴对容易复合，从而降低了光催化等的工作效率。研究表明，贵金属，如：Ag、Au等，在Ti02表面的沉积修饰对其光催化性能有显著的提高。这是由于具有较强电负性的金属纳米颗粒起着电子俘获中心的作用，降低了光生电子一空穴对的复合速率。但是这些主要是关于Ti02纳米薄膜的研究，关于表面修饰贵金属纳米颗粒的一维Ti02纳米管光电性质研究较少。本文针对以上问题进行系统研究，所取研究成果如下：(1)本文利用阳极氧化法制备高度有序的Ti02纳米

3、管阵列，并系统的研究了Ti02纳米管阵列形成机理，以及氧化电压对纳米管阵列生长的影响。(2)利用光催化还原法制备Ag颗粒修饰Ti02纳米管阵列，并研究了该复合结构的光学性质。发现不同的Ag沉积量有效地改变Ti02纳米管的光催化效率，而且适当的Ag纳米颗粒沉积量有利于提高Ti02复合结构的表面光伏性能。(3)利用电化学工作站，P型半导体CLl20修饰n型半导体Ti02纳米管阵列，可以有效的地提高太阳光的利用率，并且表现出较好的太阳光催化性能。对于光伏电池的设计与利用奠定了一定的基础。关键词：Ti02纳米管；Ag颗粒修饰；

4、Cu20修饰；表面光电压；光催化IIAbstractTitaninmdioxide(Ti02)isastablephysicalandchemicalpropertiesofn·typewidebandgapsemiconductormaterial，thebandgapof3．2eV,withnon-toxic，harmles·s,easypreparation。lowprice．etc，inthephotoelectricconversion，andphotochromlcDhotocatalysisandothe

5、rareashasbroadapplicationprospects．However，pureTi02nanotubesfortheutilizationofsunlightandlowlightTi02photocatalyticmaterialeselectron．holerecombinationrateofthehighlytechnicalissuessuchasaseriousimpactonindustrialapplications．PhotoDroducedelectron．holepairsepar

6、ationefficiencydeterminesthephotoelectricdeviceperformance．DuetotheTi02photogeneratedelectron—holepairseasilycombined，therebyreducingthephotocatalyticefficiency．Researchshowsthat，preciousmetals，suchas：Ag，Au，Ti02depositingsurfacemodificationonphotocatalyticperfor

7、manceimprovedsignificantly．Thisisduetostrongelectronegativemetalnanoparticlesplaysanelectrontrappmgcentertunction，reducesthephotogeneratedelectron．holepairscompositerate．ButtheTi02mainlyonthestudyofnanometerthinfilm，onthesurfacemodificationofnanometernoblemetalp

8、articleinone．dimensionalTi02nanotubesphotoelectricpropertiesresearch·Thisarticleinviewoftheaboveproblemswerestudied，theresultsareasfollows：f1)HighlyorderedTi02nanotub