第一篇：二氧化鈦納米管論文：陽極氧化法光電響應氧化亞銅鐵酸鋅

二氧化鈦納米管論文：陽極氧化法光電響應氧化亞銅鐵酸鋅

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【摘要】論文用乙二醇作為有機電解質溶液，NH4F作為氟離子源，利用陽極氧化法制備TiO2納米管陣列，考察了不同制備工藝條件下所得到的TiO2納米管陣列電極的形貌、成分、光電性能以及光催化性能。研究表明，在氧化電壓為50V，反應30min，NH4F濃度為0.3wt％條件下，所制備的TiO2納米管陣列具有較好的光電性能及光催化性能。通過X射線衍射（XRD）分析，得出TiO2納米管晶型隨熱處理溫度轉變的情況。采用恒電位沉積方法制備了Cu2O修飾TiO2納米管陣列，并通過掃描電子顯微鏡（SEM）、XRD進行了表征。通過對其進行光電測試，確定了最佳的Cu2O沉積工藝：沉積時間20s、電解液中銅離子濃度0.4mol/L。Cu2O修飾TiO2納米管陣列電極對初始濃度為20mg/L的羅丹明B溶液光電降解120min，降解率可達到83%，光電降解速率常數(shù)是單純光降解的2倍、電降解的200倍左右，表明光電協(xié)同催化作用明顯。采用蘸鍍法制備了ZnFe2O4修飾二氧化鈦納米管陣列電極。SEM測試表明，這種沉積方法可以有效降低ZnFe2O4納米顆粒在管口的聚集程度，使得ZnFe2O4納米顆粒能進入管內，整個納米管陣列不會因ZnFe2O4納米顆粒的修飾而失去原有的形貌結構。對ZnFe2O4修飾二氧化鈦納米管陣列進行XRD測試，圖譜顯示出ZnFe2O4的特征峰。表明有ZnFe2O4的存在。對選定區(qū)域進行X射線能譜儀分析（EDS）表明，樣品中有Zn、Fe元素的存在，并且Zn、Fe的原子比大約為1:2，比例與ZnFe2O4分子式中的比例相符。對ZnFe2O4修飾二氧化鈦納米管陣列電極進行光電響應測試，結果表明在沉積電位是-0.8V（vs.SCE）、循環(huán)10次工藝條件下制備的ZnFe2O4修飾TiO2納米管陣列電極的光電性能較好。降解羅丹明B的測試表明，ZnFe2O4修飾TiO2納米管陣列電極的光電降解速率常數(shù)是0.02395min-1，是純TiO2納米管陣列電極光電降解速率常數(shù)的67倍，這表明在ZnFe2O4修飾下TiO2納米管陣列電極對羅丹明B的光電降解更加高效。

【關鍵詞】二氧化鈦納米管；陽極氧化法；光電響應；氧化亞銅；鐵酸鋅；

【篇名】金屬氧化物修飾二氧化鈦納米管陣列的制備、表征及性能研究

【目錄】金屬氧化物修飾二氧化鈦納米管陣列的制備、表征及性能研究8-27面效應9中文摘要3-

4ABSTRACT4

第一章 緒論1.1.1 納米材料的表

1.1.3 納1.1 納米材料的特性9-111.1.2 納米材料的小尺寸效應9-10米材料的量子尺寸效應10應10-1111-1416

1.1.4 納米材料的宏觀量子隧道效

1.2.1 液相法1.2 納米材料的制備11-161.2.2 氣相法14-16

1.2.3 固相法

1.3.1 半導體納米材料1.3 半導體納米材料16-24的研究現(xiàn)狀16-1717-

211.3.2 半導體納米材料的性質

1.4 納米材1.4.2 透射1.3.3 TiO_2半導體納米材料21-24

1.4.1 掃描電子顯微鏡24料的表征24-26電子顯微鏡24線衍射2

51.4.3 X 射線能譜儀24-251.4.5 紅外光譜和拉曼光譜25

1.4.4 X 射1.4.6 紫外-第二可見光譜分析25-26章 實驗原理與方法27-3427-282828-3028-2929-303030-31測試31-3232-3434-48

1.5 本文的研究內容26-27

2.1 實驗所用藥品與儀器

2.1.2 實驗儀器2.1.1 實驗試劑27-282.2 金屬氧化物修飾 TiO_2納米管陣列電極的制備2.2.1 TiO_2納米管陣列電極的制備2.2.2 氧化亞銅修飾 TiO_2納米管陣列電極的制備2.2.3 鐵酸鋅修飾 TiO_2納米管陣列電極的制備2.3 結構表征30-31

2.3.1 X 射線衍射（XRD）

2.4 光電響應2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）31

2.5 光電催化降解羅丹明 B 水溶液實驗第三章 TiO_2納米管陣列的制備及研究3.1 掃描電子顯微鏡表征分析（SEM）34-36

3.2 TiO_2納米管陣列形成機理研究36-39列晶型的影響39-41光照開路電位譜分析43-4545-47

3.3 熱處理對納米管陣

3.4.1

3.4 光電響應測試41-4541-4

33.4.2 瞬態(tài)光電流分析3.5 TiO_2納米管陣列電極的光電催化性能測試3.6 本章小結47-48

第四章 Cu_2O 修飾 TiO_2

4.1 納米管陣列電極的制備、表征及光電性能研究48-57Cu_2O 的沉積機理及沉積電位的確定TiO_2納米管陣列電極的表征49-

5148-49

4.2 Cu_2O 修飾

4.2.1 SEM 形貌表征49-504.2.2 XRD 成分表征50-51

51-5

44.3 Cu_2O 修飾

4.3.1 光照開路4.3.3 光電性TiO_2納米管陣列電極的光電響應測試電位51-52能分析54能54-56

4.3.2 光照瞬態(tài)電流52-544.4 Cu_2O 修飾 TiO_2納米管陣列電極光電催化性4.5 本章小結56-57

第五章 ZnFe_2O_4修飾

5.1 5.2 5.2.1

5.3 TiO_2納米管陣列電極的制備、表征及性能研究57-71ZnFe_2O_4修飾 TiO_2納米管陣列電極的制備57-59ZnFe_2O_4修飾 TiO_2納米管陣列電極的表征59-62SEM 形貌表征59-60

5.2.2 XRD 及能譜分析60-62ZnFe_2O_4修飾 TiO_2納米管陣列電極光電響應測試62-675.3.1 光照開路電位測試62-64

5.3.2 光照瞬

5.4 態(tài)電流測試64-665.3.3 光電性能分析66-67ZnFe_2O_4修飾 TiO_2納米管陣列電極的光電催化性能67-685.5 本章小結68-69

5.6 ZnFe_2O_4修飾 TiO_269-71

第六章 結論納米管陣列應用于太陽能電池的展望71-7378-79參考文獻73-78致謝

發(fā)表論文和參加科研情況說明