学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

二氧化钛的化学修饰及其光电化学研究

作　者: 张昊
导　师: 李景虹
学　校: 清华大学
专　业: 化学
关键词: 二氧化钛纳米材料 光电化学 化学修饰 能带 光生载流子分离
分类号: O614.411
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 174次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


TiO2半导体纳米材料在太阳能电池、光催化分解水制氢、光催化降解污染物等方面具有广阔的应用前景。但是,TiO2存在的两大问题,即禁带宽度大,以及光生载流子复合率高,极大地限制了其光电化学转换效率,影响了其在实际中的应用。本论文针对TiO2纳米材料存在的以上问题,采用贵金属沉积、碳材料复合等方法对其进行了化学修饰,借助TEM,XRD,IR以及UV-Vis等分析手段对化学修饰TiO2体系进行了形貌、结构以及光谱性质的表征,并利用光电化学测试系统、电化学阻抗谱、Mott-Schottky技术等手段对相应的光电化学反应机理进行了探究,为TiO2复合体系在太阳能电池和光催化降解污染物等方面的研究提供了有益的理论和实践指导。本论文主要包括以下方面的研究工作:1.Ag的化学价态对于Ag-TiO2体系光电化学性质影响的研究。通过光还原—热处理的方法制备了Ag（0）-TiO2,Ag（I）-TiO2复合体系,借助光谱方法、元素分析、光电化学技术等手段对两个体系进行了系统的比较研究,发现单质Ag由于SPR效应而使体系产生可见光电流,而Ag（I）可作为电子的受体降低载流子复合率,有利于催化性能的提高。该工作提出了通过调整Ag的化学价态来控制Ag-TiO2体系光电化学性质的可能性。2.TiO2-石墨烯光催化剂研究。利用水热方法合成了TiO2-石墨烯纳米复合物,并首次报道了P25-石墨烯作为光催化剂的优势。该催化剂具备优秀的吸附能力,拓展的光吸收范围,以及良好的电荷传输和分离能力,在光催化降解污染物、光解水制氢、太阳能电池等方面有潜在的应用前景。3.基于TiO2催化剂的紫外光-可见光交替照射降解（UVLAP）偶氮染料策略。该策略基于偶氮物质光致异构性质及所带来界面电荷传输性质和空间位阻的变化,在TiO2催化下,相对传统的紫外光照催化降解方式,UVLAP在相同的降解程度下,以能量消耗为衡量,降解速率提高近40%。该工作为偶氮染料及具有类似光致异构性质的污染物的能源高效降解提供了有益的探索。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章 引言  9-25
  1.1 半导体纳米材料  9-14
    1.1.1 半导体纳米材料的基本特性  9
    1.1.2 半导体材料的能带结构  9-10
    1.1.3 半导体纳米材料的光电化学原理  10-14
      1.1.3.1 光电化学中的基本概念  10-12
      1.1.3.2 光电化学反应体系的基本原理  12-13
      1.1.3.3 光电化学反应体系的研究方法  13-14
  1.2 TiO_2 的光电化学性质与化学修饰  14-23
    1.2.1 TiO_2 材料的制备  14
    1.2.2 TiO_2 的光电化学性质  14-17
    1.2.3 TiO_2 的化学修饰  17-19
      1.2.3.1 形貌控制  17
      1.2.3.2 化学修饰  17-19
    1.2.4 TiO_2（复合材料）的光电化学应用  19-23
      1.2.4.1 染料敏化太阳能电池  19-20
      1.2.4.2 光催化剂  20-22
      1.2.4.3 其他应用  22-23
  1.3 本论文的选题背景和研究内容  23-25
第2章 Ag 的化学价态对于Ag-TiO_2体系光电化学性质的影响  25-40
  2.1 本章引言  25-26
  2.2 实验部分  26-28
    2.2.1 试剂与材料  26
    2.2.2 Ag-TiO_2 薄膜的制备  26-27
    2.2.3 材料表征  27
    2.2.4 光电化学测试  27-28
    2.2.5 光催化测试  28
  2.3 结果与讨论  28-39
    2.3.1 Ag-TiO_2 纳米复合物的制备  28-33
    2.3.2 光电流谱测试  33-35
    2.3.3 光电流谱的可能机理  35-37
    2.3.4 光催化降解MB 测试  37-39
  2.4 本章小结  39-40
第3章 P25-石墨烯高效光催化剂  40-54
  3.1 本章引言  40-41
  3.2 实验部分  41-43
    3.2.1 试剂与材料  41
    3.2.2 P25-GR 的合成  41
    3.2.3 材料表征  41-42
    3.2.4 光催化测试  42
    3.2.5 薄膜电极的构建和电化学阻抗谱的测试  42-43
  3.3 结果与讨论  43-53
    3.3.1 P25-GR 的表征  43-46
    3.3.2 光催化降解MB 测试  46-49
    3.3.3 增强的吸附能力  49-50
    3.3.4 拓展的吸收光谱范围  50-52
    3.3.5 高效的电荷分离和传输  52-53
  3.4 本章小结  53-54
第4章 基于光致异构和紫外光-可见光交替照射的高效TiO_2光催化降解偶氮染料方式  54-65
  4.1 本章引言  54-55
  4.2 实验部分  55-57
    4.2.1 试剂与材料  55
    4.2.2 TiO_2 薄膜的构建  55-56
    4.2.3 紫外可见光谱和电化学阻抗测试  56
    4.2.4 光催化测试  56-57
  4.3 结果与讨论  57-64
    4.3.1 光催化过程中偶氮染料的异构现象  57-60
    4.3.2 光催化测试结果  60-62
    4.3.3 可能的机理  62-64
  4.4 本章小结  64-65
第5章 结论  65-67
参考文献  67-77
致谢  77-78
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  78

相似论文

  1. 普鲁士蓝复合纳米材料的制备、表征及应用,TB383.1
  2. 磷酸盐修饰对纳米TiO2光电化学性质影响研究,TB383.1
  3. 二维共振腔声子晶体的带结构,O735
  4. 脂肽酯化反应及产物结构表征,TQ423.4
  5. 功能材料修饰电极的制备及应用研究,TB34
  6. 单壁碳纳米管在磁场中π电子的能带计算,TB383.1
  7. 重组α-环糊精葡萄糖基转移酶酶制剂稳定性的研究,Q814
  8. 折射率可调的光子晶体微腔设计与特性研究,O734
  9. 基于有限元法的二维光子晶体能带特性研究,O734
  10. 纳米PbTe高压下热电性能研究,O469
  11. 8-羟基喹啉衍生物及其金属配合物的合成及发光性质,O621.2
  12. 新型药物修饰剂的合成及在小分子药物修饰中的应用,TQ460.4
  13. 纳米电极界面功能膜的构建及其应用研究,O657.1
  14. 纳米介孔氧化硅修饰饰糊电电电定双双A及同时时电AA、UA、XA的研究,O657.1
  15. 掺硼金刚石薄膜表面的氨基终端修饰的研究,O484.42
  16. 基于纳米材料修饰电极的几种环境污染物的测定方法研究,X830.2
  17. 毛细管电泳—电化学检测法测定饮用水中的溴酸盐,R123.1
  18. 非晶硅/纳米晶硅薄膜的微结构和光学性质研究,TB383.2
  19. 超声波对蒜氨酸酶性质和结构的影响研究,O629.8
  20. 金刚石中的超导机理探讨,TQ164

中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 金属元素及其化合物 > 第Ⅳ族金属元素及其化合物 > 钛副族（ⅣB族金属元素） > 钛Ti
© 2012 www.xueweilunwen.com