学位论文开题报告书_图文

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1、安徽大学学位论文（毕业设计）开题报告书学号C13201031姓名王灿永所在院系化学与化工学院学位级别博士口硕士0学科、专业物理化学二氧化钛纳米管的制备、改研究方向性、特征及性质基于TiQ纳米管的改性提论文题目高光电催化性能的研究导师姓名王凤武入学年月2013年9月安徽大学研究生院制表2014年11月05日填姓名王灿永学号C13201031联系电话导师13063465626王凤武姓名学科专业物理化学研究方向纳米管的制备、改性、特征及性质学位类别□学历博士回学历硕士□同力硕士□专业学位□高校教师论文题目基于TiQ纳米管的修饰改性提高光电催化性能的研究论文（设计）选题来源：国家基金项目211

2、76099论文（设计）的研究目的、意义及国内外发展趋势，论文（设计）的主要内容、研究方法和研究思路（5000左右）：课题学术和实用意义，国内外现状综述：L一氧化钛纳米管阵列的研究现状纳米TiOz是一种重要的无机功能材料，1大1其具有湿敏、气敏、介电效应、光电转换、光致变色及优越的光电催化等性能，使其在传感器、介电材料、污染废水处理屮等领域小有显著的影响W与其他形态的TiO?相比，TiOz纳米管具有更大的比表面积和更强的吸附能力，可槊提高TiOz纳米管的光电催化性能及光电转化效率，特别是若能在管中装入更小的无机、有机、金属或磁性纳米粒子组装成复合纳米材料，将会人大改善TiOz的光屯、电磁

3、及催化性能&役近年來，许多科学家在Ti（）2纳米管的制备与应用基础研究方面作了大量的工作。徳国的Andrei[I0]和美国的Park等3分别在Ti02纳米管中掺杂了N原子和C原子，证明掺杂后的TiO?纳米管的光电性能和催化活性都得到了较大的改善和提高。宋旭春等研究发现当屮空TiO?纳米管的管径小于lOnm时，通常表现出明显的尺寸效应阳。近年來，纳米金属/TiO?复合材料制备技术迅速发展，其应用范围也在不断扩大。由TTiO2纳米管具有广阔的市场前景和研究价值，它将成为纳米材料研究中新的焦点。2TiQ纳米管制备技术和阳极氧化成管机理表述目前报道的TiOz纳米管制备方法主要有4种，即阳极氧化

4、法、模板合成法、水热合成法、微波合成法113-161o阳极氧化法是将高纯度的钛薄片置于低浓度的电解质溶液中，如（NHJ2SO4、NH.F.HF等，经阳极氧化而获得Ti02纳米管的方法。利用该方法可以制得排列整齐的纳米管阵，其管壁较厚，管径比较好，具有半导体特性，通常为无定性态，由于TiO?纳米管生长在Ti板上，易制备为器件，有利于回收⑷。模板合成法，即把纳米结构基元组装到模板孔洞屮而形成纳米管或者纳米丝的方法。常用的模板主要是含有孔洞无序分布的高分子模板和有序孔洞阵列氧化铝模板（PAA）[,8]o水热合成法是指将TiOz纳米粒了在高温卞与碱液进行一系列化学反应，然后经过离子交换、焙烧，

5、从而制备出TiO/内米管的方法⑻。微波合成法实际上是在水热合成法的基础上发展起来的一种新型的纳米材料合成方法。在微波条件下水热合成纳米管是将纳米管的合成体系置于微波辐射范围内，利用微波对水的介电作用进行合成，是一种新型的合成方法测。Ti02纳米管阵列的形成足一个涉及物理、化学和电化学等诸多变化的复杂过程。目前一般认为在含有F的酸性介质条件下，Ti02纳米管的形成过程发生了如下主要化学反应：Ti-4e-fTi,+(1)Ti4++2H20->TiO2+4H+(2)TiO2+6F-+4H+->TiF/+2H20(3)整个氧化过程大致口J分为3个阶段。在氧化的第I阶段，金属钛在含有F-的酸性电

6、解质中迅速阳极溶解，阳极电流很大，并产生大量T冒离了(反应式(1))。接着Ti4+离了与介质中的含氧离子快速相互作用，并在Ti表而形成致密的TiO?薄膜，电流急剧降低(反应式(2))。在氧化的第II阶段，即多孔层的初始形成阶段，随着表面氧化层的形成，膜层承受的电场强度急剧增大，在氟离子和电场的共同作用下，在TiO?阻挡层发生局部蚀刻，形成许多不规则的微孔凹痕(反应式(3))。在氧化的第III阶段，即多孔膜的稳定生长阶段，屯流完全出发生在阻挡层两侧的离了迁移提供，从而形成一个相对稳定的电流。由于微孔底部的电荷分布密度较孔壁大很多,使得孔底TiO畀肖耗速率较大，微孔不断地加深与加宽，向钛基

7、底进一步生长。随着微孔的加深,孔与孔之间的区域电荷密度增加，促进孔壁变薄。孔的生长是孔底的氧化层溶解不断向钛基底推进的结果，当孔底氧化层向金属界面推进的速度与孔口表面溶解的速度相等吋，孔的深度将不再变化。同时沟中的Ti()2在电场和HF的共同作用下也不断形成和溶解，沟逐渐加深，最后使孔与孔分离成为管⑷。此后，随着人们对TiO?纳米管在无机电解液中生长的研究，高度有序的TiO?纳米管相继被制得。3TiQ纳米管的改性为了提高光电性能，必须对Ti()