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AgI/TiO_2纳米复合材料热致变色及稳定性的研究

作　者: 孙威
导　师: 李远志
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 碘化银 纳米复合材料 热致变色 光稳定性 正电子湮没
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


纯AgI颗粒在150℃时会从β相转变到α相,同时伴随着颜色的改变。但是,由于纯AgI在光照下十分不稳定,容易分解为金属银,因而制约了它在各个领域的应用。鉴于此,我们第一次发现了当AgI与TiO2形成纳米复合材料后,不仅其可逆热致变色的温度明显降低,而且其在室内日光照射下表现出优良的的光稳定性。在本论文中,主要是从热致变色以及光稳定性两个方面来研究AgI/TiO2纳米复合材料,其主要研究内容如下：1.制备了AgI/TiO2(P25), AgI/TiO2 (R)以及AgI/Anatase-TiO2(A)三种纳米复合材料,采用透射电子显微镜(TEM)、不同温度下的X射线衍射分析,以及紫外可见漫反射分析测试方法,研究了这些AgI/TiO2纳米复合材料的可逆热致变色的现象。结果表明,三种不同晶型TiO2负载的AgI纳米复合材料都在AgI的β到α相的相变点表现出十分明显的可逆热致变色现象,即从150℃以下的淡黄色变为150℃时的深卡其色。与此同时,AgI/TiO2(P25)纳米复合材料则在加热-冷却循环情况下,在其变温的紫外可见漫反射图谱中出现了回滞曲线。这种α到β相的滞后现象可能是因为在该复合材料体系中AgI纳米颗粒具有更高的表面能。2.采用荧光光谱分析、光电流衰减分析,以及正电子湮没等分析手段,研究了AgI/TiO2(P25)纳米复合材料光稳定性的机理。研究发现,纯AgI在光照条件下之所以不稳定,是因为在其表面存在大尺寸的深能态电子陷阱,如：I-空位团簇(Ag+-I-v-Ag+I-v-Ag+),这些电子陷阱会捕获光生电子,形成银离子团簇。而一旦AgI与TiO2形成纳米复合材料后,原本存在于纯AgI表面作为深能态电子陷阱的I-空位团簇,被AgI/TiO2界面上所形成的Ag+-O2--Ti4+化学键取代,抑制了AgI在光照条件下形成银原子簇团(Agn),从而使AgI/TiO2纳米复合材料具有优良的光稳定性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-21
  1.1 纳米及纳米复合材料  8-10
    1.1.1 纳米复合材料的基本概念  9
    1.1.2 纳米材料呈现出的独特的效应  9-10
    1.1.3 纳米粒子的特性  10
  1.2 纳米半导体材料与其载流子的复合理论概述  10-13
    1.2.1 纳米复合半导体  10-11
    1.2.2 载流子复合理论  11-13
  1.3 材料的热致变色现象  13-17
    1.3.1 热致变色的基本概念及研究背景  13-14
    1.3.2 热致变色的基本原理  14-16
    1.3.3 热致变色材料的应用  16-17
  1.4 AgI材料的结构与特性  17-20
    1.4.1 卤化银材料的研究进展  17-19
    1.4.2 AgI的结构特性  19-20
  1.5 课题研究的内容、目的及意义  20-21
第二章. AgI/TiO_2纳米复合材料的热致变色现象的研究  21-36
  2.1 引言  21
  2.2 实验仪器和药品  21-22
    2.2.1 实验仪器  21-22
    2.2.2 实验药品  22
  2.3 样品的合成  22-23
    2.3.1 金红石相TiO_2的制备  22
    2.3.2 锐钛矿相TiO_2的制备  22-23
    2.3.3 锐钛矿相,金红石相,以及TiO_2(P25)与AgI的复合  23
  2.4 AgI/TiO_2纳米复合材料的表征以及性能测试设计  23-24
    2.4.1 样品的表征  23-24
    2.4.2 变温的紫外可见漫反射试验的设计  24
  2.5 结果与讨论  24-35
    2.5.1 样品的热重分析  24-26
    2.5.2 样品的XRD测试  26-29
    2.5.3 样品的TEM和HRTEM形貌图  29-30
    2.5.4 样品的热致变色现象  30-35
  2.6 小结  35-36
第三章 AgI-TiO_2光稳定性的研究  36-50
  3.1 引言  36
  3.2 实验设计  36-38
    3.2.1 光电流试验的设计  36-37
    3.2.2 正电子湮没测试的设计  37-38
  3.3 AgI/TiO_2以及纯AgI材料光热稳定性的对比  38-40
  3.4 荧光光谱分析  40-42
  3.5 光电流衰减的研究  42-46
  3.6 样品的正电子湮没的研究  46-49
  3.7 小结  49-50
第四章 结论  50-51
参考文献  51-55
致谢  55-56
研究生期间发表的论文  56

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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