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电泳沉积制备二氧化钛复合涂层及其光电性能研究

作　者: 文新宇
导　师: 黄紫洋
学　校: 福建师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 二氧化钛复合涂层电泳沉积氧化铟锡导电玻璃光电性能
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

二氧化钛是一种价廉、活性高、化学稳定、无毒无害且性能稳定的半导体材料,在电介质材料、光催化等方面有广泛应用：此外,TiO2独特的光电性质使其在光电化学领域有着广阔的应用前景；但因本身能系(-3.2 eV)较宽,对可见光的利用率极低,使其实际应用受到限制,因此制备具有可见光响应的TiO2催化剂成为人们研究的热点。其中,TiO2与不同能级半导体的复合被认为是一种最为行之有效的方法。本论文首先采用钛酸丁酯[(C4H9O)4Ti]水解法制备TiO2粉体,而后采用电泳沉积法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃基体表面制备TiO2/不同能级半导体复合涂层；经450℃烧结处理后,运用SEM、EDX、FT-IR、UV-Vis DRS、XRD等测试手段对复合涂层的表面形貌、组成、电子能带结构和物相进行表征；采用CHI 660C电化学工作站分别在pH=7.00磷酸盐缓冲溶液(PBS)中和以pH= 9.51 Na2CO3-NaHCO3缓冲溶液为支持电解质、0.50 mol·L-1甲醇为电活性物质中测试了复合涂层电极的EIS、Tafel极化曲线和CV,并对其光电性能进行分析,得出以下结论：(1)采用电泳沉积法在ITO导电玻璃基体表面制得均匀致密的TiO2复合涂层,确定其最佳工艺条件；(2)通过XRD分析可知：TiO2复合涂层经450℃烧结处理后,TiO2晶型未改变,复合涂层中的ZnO以六方纤锌矿晶型存在,而GeO2、CuS由于其含量低于XRD的检测限,均未检测到明显的衍射峰；(3)通过UV-Vis DRS分析可知：TiO2复合涂层不仅提高了TiO2对紫外光的吸收,而且可以观测到对可见光也有明显的吸收；(4)采用CHI 660C电化学工作站测试了TiO2复合涂层电极的EIS、Tafel极化曲线和CV,经分析可知：半导体的掺杂量不同及不同光源辐照,TiO2复合涂层电极的光电催化活性不同；在100 W白炽灯辐照下,该电极呈现出明显的光电催化活性,但相对于紫外光照射,其光电催化活性仍较低。

全文目录

中文摘要  2-3
Abstract  3-5
中文文摘  5-9
目录  9-11
绪论  11-27
第一章实验内容  27-33
  1.1 实验试剂和仪器  27-28
    1.1.1 实验试剂  27
    1.1.2 实验仪器  27-28
  1.2 TiO_2粉体的制备  28
  1.3 电泳沉积涂层  28-31
    1.3.1 悬浮液的配制  28-29
    1.3.2 ITO导电玻璃基体  29-30
    1.3.3 电泳沉积(EPD)  30
    1.3.4 涂层的后续处理  30-31
  1.4 样品的表征  31
  1.5 电化学方法分析TiO_2复合涂层电极的光电性能  31-33
    1.5.1 电化学阻抗谱(EIS)  31-32
    1.5.2 Tafel极化曲线  32
    1.5.3 循环伏安法(CV)  32-33
第二章电泳沉积二氧化钛/无机氧化物复合涂层  33-51
  2.1 前言  33-34
  2.2 实验内容  34-35
  2.3 结构与讨论  35-50
    2.3.1 TiO_2粉体的表征  35-37
    2.3.2 电泳沉积(EPD)  37-41
    2.3.3 TiO_2/ZnO复合涂层的表征  41-45
    2.3.4 电化学方法分析TiO_2/ZnO复合涂层电极的光电性能  45-50
  2.4 本章小结  50-51
第三章电泳沉积二氧化钛/无机硫化物复合涂层  51-63
  3.1 前言  51
  3.2 实验内容  51
  3.3 结果与讨论  51-61
    3.3.1 电泳沉积(EPD)  51-54
    3.3.2 TiO_2/CuS复合涂层的表征  54-57
    3.3.3 电化学方法分析TiO_2/CuS复合涂层电极的光电性能  57-61
  3.4 本章小结  61-63
第四章电泳沉积二氧化钛/掺杂无机物复合涂层  63-75
  4.1 前言  63-64
  4.2 实验部分  64
  4.3 结果与讨论  64-73
    4.3.1 电泳沉积(EPD)  64-66
    4.3.2 电泳沉积层的表征  66-70
    4.3.3 电化学方法分析TiO_2/CuS/GeO_2复合涂层电极的光电性质  70-73
  4.4 本章结论  73-75
第五章总结与展望  75-77
  5.1 实验总结  75-76
  5.2 展望  76-77
参考文献  77-87
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  87-89
致谢  89-91
个人简历  91-92

电泳沉积制备二氧化钛复合涂层及其光电性能研究

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