《一维纳米tio2的制备及物性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一维纳米tio2的制备及物性研究（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一维纳米T i 0 2 的制备及物性研究 S t u d y o nt h e P r e p a r a t i o na n dP e r f o r m a n c eo f On e d i m e n s i o n a lN a n o T e ni 0 2 一 一l U 2 0 1 1 年3 月 合肥工业大学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工 业大学硕士学位论文质量要求。 答辩委员会签名：( 工作单位、职称) 主席： 委员： 灸瓜 一 司M 昌维 l 导 中画科嗜弘围笛獬星难酌獭受 匀函工此陆艘 锄I 埘 搬 名船工业大髫鬲3 缀 奄船工业爝黾l j 佘蝮 夺她了步
2、戗捌k 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得 佥起兰些太堂一或其他教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名： 嘻讦狄 签字日期：加，f 年钥订日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆兰些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权盒起 王些太堂可以将学位
3、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、汇编学位论文。 卜 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 莲诈苏 签字日期：加ff 年“ 谚日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师 签字 电话： 邮编： 纳米材料的制 大程度上取决 米结构，是影 、高深宽比、 出，成为最受 需要有效的控 阵列进行掺杂 本文采用阳极氧化法，在含0 4m o l LH F 的乙二醇溶液的电解液体系中成功 制备出T i 0 2 纳米管阵列。并对T i 0 2 纳米管阵列采取不同的晶化处理方式，以期 获得整齐稳定的晶态T i 0 2 纳米管
4、阵列，另对T i 0 2 纳米管阵列进行非金属元素N 的掺杂，分析改性后的T i 0 2 纳米管阵列的光响应范围及其电化学性能，采用X 射线衍射( X R D ) 、透射电子显微镜( T E M ) 、扫描电子显微镜( S E M ) 、紫外 可见光( U V ) 吸收光谱、X 射线光电子能谱( X P S ) 和电化学线性伏安曲线( L S V ) 分析手段对所得样品进行了表征。实验结果表明： 1 采用阳极氧化法在有机溶解液中成功制备出T i 0 2 纳米管阵列，其管径约 为1 2 0 1 4 0 n m ，壁厚约为1 5 2 5 r i m ，管长可达5 0 8 0l am 。通过调节电压
5、和温度对 T i 0 2 纳米管阵列的形貌尺寸进行控制。 2 比较了退火热处理与水热处理两种晶化处理方式对T i 0 2 纳米阵列的稳定 性及电化学性能影响，实验表明，在1 0 0 以上温度水热处理8 h ，得到的T i 0 2 纳米管阵列受到一定程度的破坏，破坏程度随温度升高而严重，其晶粒尺寸较小， 金属半导体边界上的肖特基势垒较大。5 0 0 退火2 h 阵列结构破坏严重，晶粒 快速长大，其肖特基势垒较小，而在该温度下退火1 h 后其阵列结构保存得比较 完整，晶粒尺寸与水热处理相当。研究表明，晶化处理过程，T i 0 2 纳米阵列结构 特性主要受温度和时间因素影响。 3 以尿素为氮源，在5
6、 0 0 的温度下退火1 h 成功获得了锐钛矿N 掺杂的 T i 0 2 纳米管阵列。研究表明，该条件下，制备出的T i 0 2 纳米管阵列结构得以完 整保存，平均晶粒尺寸约为3 0 n m ，N 元素以填隙掺杂为主，N 原子进入T i 0 2 纳 米管晶格间，形成杂质能级，有效地窄化了T i 0 2 的禁带宽度，获得了具有可见 光响应的T i 0 2 纳米管阵列。光吸收谱显示，N 掺杂的T i 0 2 纳米管阵列的吸收边 发生红移。线性伏安曲线表明，其金属半导体边界上的肖特基势垒所产生的电 位平台约为6 V ，比未掺杂时的电位平台( 3 V ) 有较大提高。T i 0 2 纳米管阵列内 部电
7、子空穴对分离所形成的肖特基势垒增大，对提高其光催化活性具有十分重 要的意义。 关键词：阳极氧化；T i 0 2 纳米管阵列；水热法；电化学；氮掺杂 S t u d yo nt h eP r e p a r a t i o na n d P e r f o r m a n c eo f 0 n e d i m e m “ r e a lN n o t l ie n S i O n a n o T i 0 2 - - ll U A B S T R A C T T i 0 2i sc u r r e n t l yo n eo ft h em o s tp r o m i s i n gp h o
8、t o c a t a l y s i sf u n c t i o n a lm a t e r i a l s R e c e n t l y , t h ef a b r i c a t i o na n da p p l i c a t i o no fT i 0 2n a n o - m a t e r i a l sd e v e l o pr a p i d l y A sa f u n c t i o n a lm a t e r i a l ，i t sp h o t o c a t a l y t i cp r o p e r t yl a r g e l yd e p e
9、 n d so ni t sm i c r o s t r u c t u r e S oh o wt oc o n t r o lT i 0 2m a t e r i a l st on a n o s i z ea n dd i r e c t e ds t r u c t u r ei sc r u c i a lt oi t s p h o t o c a t a l y t i cp r o p e r t y O n e - d i m e n s i o n a lT i 0 2n a n o t u b ea r r a y sh a v er e g u l a rs t r
10、 u c t u r e ， h i g ha s p e c tr a t i o ，l a r g es u r f a c ee n e r g y , s t r o n ga d s o r b a b i l i t ya n dS Oo n ，w h i c hm a k e si t t h ef a v o r i t ea m o n gn u m e r o u sT i 0 2n a n o s t r u c t u r em a t e r i a l sa n do n eo ft h ef a v o u r i t e r e s e a r c hd i r
11、 e c t i o n s I no r d e rt oo b t a i nT i 0 2n a n o t u b ea r r a y s 、i t ht h eb e s tp e r f o r m a n c e ， w en e e dt oc o n t r o lt h et o p o g r a p h ys i z eo fT i 0 2n a n o t u b ea r r a y se f f e c t i v e l y O nt h e o t h e rh a n d ，w en e e dt om o d i f yT i 0 2n a n o t
12、u b ea r r a y sb yd o p p i n gt oi n c r e a s ei t s p h o t o r e s p o n s er a n g e I nt h i sp a p e r , u s i n ga n o d i co x i d a t i o nm e t h o d ，T i 0 2n a n o t u b ea r r a y sw e r e s u c c e s s f u l l yf a b r i c a t e d i nt h ee l e c t r o l y t es y s t e mo fg l y c o
13、ls o l u t i o nc o n t a i n i n g 0 4 m o l LH F I na d d i t i o n ，d i f f e r e n tc r y s t a l l i z a t i o nm e t h o d sw e r ea d o p t e di no r d e rt o o b t a i nr e g u l a ra n ds t a b l ec r y s t a l l i n eT i 0 2n a n o t u b ea r r a y s F u r t h e r m o r e ，t h e “ r i 0 2
14、n a n o t u b ea r r a y sw e r ed o p e dw i t hn o n m e t a le l e m e n tN T h ep h o t o r e s p o n s er a n g ea n d e l e c t r o c h e m i c a lp r o p e r t i e so fT i 0 2n a n o t u b ea r r a y sw e r ea n a l y s e d X R D ，T E M ，S E M ， U va b s o r p t i o ns p e c t r u m ，X P S ，L
15、 S Va n a l y s e sw e r ec a r r i e do u tt oc h a r a c t e r i z et h e s p e c i m e n T h er e s u l t sa r el i s t e db e l o w ： 1 T i 0 2n a n o t u b ea r r a y sw e r es u c c e s s f u l l yp r e p a r e dw i t ha n o d i co x i d a t i o n m e t h o di nd i s s o l v e do r g a n i cl
16、i q u i d 1 1 1 eT i 0 2n a n o t u b ea r r a y sw i t had i a m e t e ro f 12 0 - 14 0 h m ，at u b e - w a l l t h i c k n e s so f15 - 2 5 n m ，a n dal e n g t ho f5 0 8 0 t t mw e r e o b t a i n e d T h ei n f l u e n c eo fv o l t a g ea n dt e m p e r a t u r eo nt h es i z eo fT i 0 2n a n o t u b e a r r a y sW a si n v e s t i g a t e d 2 T h ei n f l u e n c eo ft h et w oc r y s t a l l i z a t i o nt r e a t m e n t so fa n n e a l
