学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

磷酸盐修饰对纳米TiO2光电化学性质影响研究

作　者: 周佳
导　师: 井立强
学　校: 黑龙江大学
专　业: 物理化学
关键词: 二氧化钛 浸渍法 表面修饰 光生电荷分离机制 光电化学
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 46次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


TiO2半导体材料光电化学分解水制氢以及光催化降解污染物等方面的潜在应用而引起了广泛的关注。但是光生载流子复合效率较高这个瓶颈因素限制了TiO2光电化学方面的应用,大量研究都尝试克服这个瓶颈因素,而其中表面修饰是比较有效的改性方法之一。基于以上分析,本论文开展通过磷酸以及磷酸盐修饰TiO2来提高其光生载流子分离状况,进而改善光电化学性质的研究。重点利用瞬态吸收光谱（TAS）等技术揭示磷酸修饰对光生电荷分离、传输等动力学过程的影响,从而揭示影响光电化学的本质原因。主要涉及两方面工作:采用简单的溶液浸渍法实现磷酸对纳米TiO2的表面修饰。适量磷酸修饰提高了纳米TiO2薄膜电极光电流密度。基于不同pH值电解液的I-V曲线的测试,揭示了磷酸修饰使得TiO2表面产生负电荷是其光电流密度提高的关键。瞬态吸收光谱测试结果证实了磷酸修饰使得TiO2光生载流子的寿命延长,这与其表面携带负电荷有关。光生载流子寿命的延长意味着光生电子-空穴的分离效率得到有效提高,这深入地解释了磷酸修饰能够提高纳米TiO2薄膜电极光电流密度,预示着光电化学分解水析氢的性能将得到提高。采用简单的溶液浸渍法实现磷酸钴对纳米TiO2的表面修饰。适量磷酸钴的修饰显著地提高了TiO2薄膜电极光电流密度。基于电化学数据及电化学测试结果,认为低价钴离子有利于光生空穴的捕获,进而在较低的析氧电位下与水发生氧化反应,从而解决了由于光生空穴与水反应需要较长时间而导致的光生电子-空穴分离效率较差的瓶颈问题。表面光电压谱（SPS）进一步证明低价钴离子能够有效地捕获光生空穴。基于不同制备条件下样品的I-V曲线测试结果,证明无定型低价钴离子具有捕获光生空穴的作用。此工作的研究为设计合成高性能的TiO2基光电材料提供一些可借鉴的方法与思路,为进一步洞察研究光电化学分解水以及光催化降解污染物提供思路,为丰富TiO2光电化学理论提供一些重要的实验依据。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章 绪论  9-25
  1.1 引言  9
  1.2 纳米半导体材料的研究  9-12
    1.2.1 纳米半导体材料简介  9-10
    1.2.2 纳米半导体材料光电化学性质  10-12
  1.3 纳米Ti0_2材料光电化学性质研究  12-16
    1.3.1 纳米Ti0_2的能带结构  12-13
    1.3.2 纳米Ti0_2光电化学分解水  13-16
    1.3.3 纳米Ti0_2光催化降解有机物  16
  1.4 纳米Ti0_2材料光电化学影响因素及改性研究  16-22
    1.4.1 纳米Ti0_2材料光电化学影响因素  16-19
    1.4.2 纳米Ti0_2材料改性研究  19-22
  1.5 本论文立题依据和研究目的与内容  22-25
    1.5.1 立题依据  22-24
    1.5.2 研究目的与内容  24-25
第2章 实验材料及实验方案  25-33
  2.1 实验试剂和仪器设备  25-27
    2.1.1 实验试剂  25-26
    2.1.2 实验仪器和设备  26-27
  2.2 纳米Ti0_2薄膜制备  27
    2.2.1 ITO 导电玻璃的清洗与处理  27
    2.2.2 Ti0_2纳米粒子薄膜的制备  27
  2.3 材料表征方法  27-33
    2.3.1 X-射线衍射仪  27-28
    2.3.2 拉曼光谱  28
    2.3.3 扫描电子显微镜  28-29
    2.3.4 X 射线光电子谱  29-30
    2.3.5 傅立叶红外光谱  30
    2.3.6 紫外-可见光谱  30
    2.3.7 瞬态吸收光谱  30-31
    2.3.8 光电化学测试系统  31-33
第3章 磷酸根修饰对纳米Ti0_2薄膜光电化学性质影响  33-51
  3.1 引言  33
  3.2 实验部分  33-34
    3.2.1 样品的制备  33-34
    3.2.2 样品的表征  34
  3.3 结果与讨论  34-49
    3.3.1 结构表征  34-40
    3.3.2 磷酸修饰对Ti0_2光电化学性能的影响  40-42
    3.3.3 影响机制分析  42-49
  3.4 本章小结  49-51
第4章 磷酸盐修饰对纳米Ti0_2薄膜光电化学性质影响  51-67
  4.1 引言  51
  4.2 实验部分  51-52
    4.2.1 样品的制备  51-52
    4.2.2 样品的表征  52
  4.3 结果与讨论  52-65
    4.3.1 结构表征  52-56
    4.3.2 磷酸盐修饰对Ti0_2光电化学性能的影响  56-58
    4.3.3 影响机制分析  58-65
  4.4 本章小结  65-67
结论  67-68
参考文献  68-78
致谢  78-79
攻读学位期间发表的论文  79

相似论文

  1. 基于TWC脱除垃圾焚烧烟气中NOx实验研究,O643.36
  2. 层层组装构建多重响应性复合基因载体,TB383.1
  3. 表面修饰石墨烯的制备及其对复合材料力学性能的影响,TB332
  4. 聚己内酯的表面改性及其对细胞行为的影响,R318.08
  5. 抗铬毒化、高性能固体氧化物燃料电池阴极材料研究,TM911.4
  6. 载铁TiO2纳米管吸附去除水中As（Ⅴ）的研究,X703
  7. 油溶性纳米颗粒的制备及其摩擦学性能研究,TB383.1
  8. 纳米硅胶表面分子印记聚合物的制备及其在毒死蜱农药残留检测中的应用,TQ450.263
  9. BaFe_（1-x）Ti_xO_3钙钛矿型NSR催化剂的制备、储存以及抗硫性能的研究,O643.36
  10. 二氧化钛的化学修饰及其光电化学研究,O614.411
  11. 苜蓿属植物皂苷含量及其遗传变异的研究,S541.9
  12. 金纳米溶胶表面修饰及在pH传感器方面的应用,TB383.1
  13. 新型多颜色荧光纳米生物材料制与研究,TB383.1
  14. 磁性纳米复合微粒的制备及表征,TB383.1
  15. 磷钨杂多酸催化邻苯甲酰苯甲酸合成蒽醌反应研究,TQ245.1
  16. 氢能载体甲基环己烷脱氢催化剂Ni-Cu/γ-Al_2O_3的制备及其反应性能,TQ203.2
  17. 公路钢渣基层与钢渣沥青混合料路用性能研究,U414
  18. 表面修饰多孔硅的形貌和光致发光特性研究,O482.31
  19. 锶系和铈系复氧化物催化氧化一氧化碳和丙烯的研究,X51
  20. Cr基碳烟氧化催化剂的制备和催化性能研究,O643.36

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
© 2012 www.xueweilunwen.com