碳纳米管负载纳米二氧化钛光电性能的研究硕士论文

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1、分类号O64学校编号10490UDC密级公开武汉工程大学硕士学位论文碳纳米管负载纳米二氧化钛光电性能研究学科专业：材料学研究方向：等离子体技术与薄膜研究生：王明洋指导教师：王升高教授二○一二年四月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：王明洋2012年5月30日学位论文版权使用授权书本学位

2、论文作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定，即：我校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密Ο，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密Ο。√（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：王明洋指导教师签名：王升高2012年5月30日2012年5月30日AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeo

3、fMasterofEngineeringPhotoelectricityPropertiesinTiO2/CarbonNanotubeCompositesMajor:MaterialsCandidate:WangMingyangSupervisor:Prof.WangShenggaoWuhanInstituteofTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaApril,2012摘要摘要TiO2由于受激发波长限制，对太阳能的利用只限于不到5%的紫外光。因此如何提高TiO2催化剂的催化效率是目前光催化领域研究的重要课题。

4、本文主要通过构建CNTs/TiO2复合材料，并通过微波等离子体掺杂技术实现复合材料的N、C掺杂，研究不同复合催化剂的光催化性能和光电性能。CNTs/TiO2复合材料的构建主要集中在两个方面：一是控制二氧化钛形貌和粒径并避免团聚发生，二是利用复合材料提高提高电子转移速率，减少电子和空穴复合。通过N、C掺杂改性提高二氧化钛的光响范围，提高电子跃迁几率。本文通过微波等离子体增强化学气相沉积装置制备管径均匀的碳纳米管。以氧气为气源，通过低压射频等离子体对碳纳米管表面进行活性处理，而后放置于浓硫酸中酸化，使碳管表面羧基化。对酸化后的碳纳米管再次通过低压射频

5、等离子体表面改性，增强碳管表面的亲水性能。采用气相水解法，制备CNTs/TiO2复合材料。将酸化并等离子体亲水改性后的碳纳米管置于空气中充分吸收水分，而后放置于氮气保护的TiCl4气氛中，实现TiCl4在碳纳米管表面的水解形成CNTs/TiO2复合材料。在通过不同温度焙烧得到不同晶型含量的二氧化钛复合样品。最后通过微波等离子体实现对复合样品的C、N掺杂改性。通过FT-IR、XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Dis等方法对样品进行了测试和表征。通过对甲基橙的光催化降解实验测试了复合催化剂的光催化性能。经过光催化测试表明，复合催化剂的光催化性能要

6、远高于粉体TiO2；同一温度焙烧的复合催化剂，掺杂后的复合样品光催化能力高于未掺杂复合样品，C掺杂复合样品在可见光下的光催化性能要高于N掺杂的复合样品。通过制备CNT/TiO2/导电胶复合电极，测试了复合样品的光电性能。通过光电化学I-v测试发现，CNTs的存在提高了TiO2光生光电流，这与光催化效率测试结果相吻合。关键词：CNTs/TiO2纳米复合；光催化；光电化学I武汉工程大学硕士学位论文IIAbstractAbstractDuetoitslargebandgapenergy,TiO2onlycanabsorbUVlight,whichisl

7、essthan5%insolarspectrum.Therefore,thestudyontheTiO2photocatalystwithvisiblelight-responsivepropertyisthemostchallengingsubjectinthefieldofphotocatalysis.Inthispaper,CNTs/TiO2compositesweregenerated.OurpreliminaryinvestigationalsouseddoppingC,Ntoenhancethephotocatalyticactivi

8、tyofTiO2withplasmadopingsystem.CNTsinthecompositesweretoimprovetheph