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有序介孔二氧化钛薄膜的制备、表征及光催化活性

作　者: 王巧占
导　师: 李玉晓；于润升
学　校: 郑州大学
专　业: 理论物理
关键词: 有序介孔TiO2薄膜 溶胶凝胶 催化 正电子湮没
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


介绍了介孔二氧化钛（TiO2）薄膜的制备方法和表征手段以及性能应用,尤其对溶胶-凝胶法制备有序介孔TiO2薄膜做了较为深入地研究,探讨了成膜机制;并通过罗丹明B（RhB）降解实验检测不同条件下制作的介孔TiO2薄膜所具有的催化性能,探究其催化原理。利用溶剂挥发诱导自组装法（EISA）制备有序介孔TiO2薄膜,通过改变反应物的配比、成膜方式、溶液和薄膜的老化环境、退火条件,研究了模板剂的加入量、溶液的PH值、溶液和薄膜的老化温度、退火温度和保温时间等因素对TiO2薄膜孔洞结构、有序性和成膜质量的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、同步辐射X射线反射率（XRR）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）以及慢正电子湮没等表征手段研究介孔TiO2薄膜的孔洞结构和晶体类型等。改变介孔TiO2薄膜的孔洞结构、孔隙率、离子掺杂等,通过降解罗丹明B溶液测试不同TiO2薄膜的催化性能,结合结构表征,探究其催化原理,尽可能提高催化性能。除了较为深入地研究有序介孔TiO2薄膜,还对low-k SiO2材料做了一些工作。

全文目录


论文摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
引言  8-10
第一章 绪论  10-28
  1.1 介孔材料概述  10-23
    1.1.1 介孔材料基本特点  10-11
    1.1.2 介孔材料的性质  11-13
    1.1.3 介孔材料的结构  13-14
    1.1.4 介孔材料的制备  14-22
    1.1.5 介孔材料的表征  22-23
  1.2 介孔TiO_2薄膜及其研究进展  23-28
    1.2.1 TiO_2材料特性  24-25
    1.2.2 介孔TiO_2薄膜的光催化优势  25-26
    1.2.3 有序介孔TiO_2薄膜的制备历程  26-28
第二章 EISA法制备有序介孔TiO_2薄膜及其表征  28-52
  2.1 实验部分  28-32
    2.1.1 实验试剂  28-29
    2.1.2 实验原理  29-30
    2.1.3 合成工艺流程:  30-31
    2.1.4 系列实验  31
    2.1.5 有机-无机复合胶束的形成  31-32
    2.1.6 高度有序复合结构的形成  32
    2.1.7 表面活性剂的脱除  32
  2.2 有序介孔TiO_2薄膜的结构表征  32-33
  2.3 结果与讨论  33-45
    2.3.1 盐酸的作用  33-37
    2.3.2 溶剂对介孔TiO_2薄膜结构的影响  37-39
    2.3.3 表面活性剂P123的加入量及老化温度对复合结构薄膜的影响  39-45
  2.4 最佳制备工艺  45-50
    2.4.1 二维六角结构介孔TiO_2薄膜  45-47
    2.4.2 三维立方结构介孔TiO_2薄膜  47-48
    2.4.3 三维六角结构介孔TiO_2薄膜  48-50
  2.5 利用P123制备有序介孔TiO_2薄膜的溶剂挥发诱导自组装过程  50-52
第三章 有序介孔TiO_2薄膜光催化性能  52-72
  3.1 影响介孔TiO_2薄膜光催化性能的重要因素  52-54
    3.1.1 TiO_2的晶体类型  52-53
    3.1.2 晶粒尺寸  53-54
    3.1.3 比表面积与介孔薄膜  54
  3.2 实验部分  54-56
    3.2.1 样品制备  54-55
    3.2.2 样品检测  55
    3.2.3 光催化实验  55-56
  3.3 结果与讨论  56-67
    3.3.1 XRD测试  56-57
    3.3.2 表面形貌观察  57-60
    3.3.3 FT-IR测试  60-61
    3.3.4 光催化性能测试  61-63
    3.3.5 晶型对介孔TiO_2薄膜光催化性能的影响  63
    3.3.6 晶粒尺寸对介孔TiO_2薄膜光催化性能的影响  63-64
    3.3.7 比表面积对介孔TiO_2薄膜光催化性能的影响  64
    3.3.8 介孔结构有序度对介孔TiO_2薄膜光催化性能的影响  64-67
  3.4 利用正电子湮没技术验证介孔TiO_2薄膜的光催化原理  67-72
    3.4.1 正电子湮没技术简述  67-68
    3.4.2 多普勒展宽能谱测试  68-69
    3.4.3 正电子湮没多普勒展宽谱结果与讨论  69-72
第四章 结论与展望  72-74
  4.1 有序介孔TiO_2薄膜的制备  72-73
  4.2 介孔薄膜TiO_2的光催化活性  73-74
参考文献  74-82
攻读硕士学位期间发表的论文  82-83
致谢  83-84

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学 > 薄膜的生长、结构和外延
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