cds-tiofto纳米管有序阵列复合结构的制备及其光吸收特性研究 毕业论文

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1、CdS-TiO2/FTO纳米管有序阵列复合结构的制备及其光吸收特性研究摘要：采用电化学阳极氧化工艺在Ti基上制备了TiO2纳米管有序阵列膜，而后将其剥离Ti基并转移粘接至FTO导电玻璃制备了透明TiO2/FTO纳米管有序阵列复合结构，通过S-CBD方法对TiO2纳米管进行CdS量子点修饰后，研究了CdS量子点的修饰量对复合结构光吸收特性的影响。结果表明，CdS量子点修饰可有效拓展TiO2/FTO纳米管有序阵列复合结构的光谱响应范围，并增强其可见光响应能力。关键词：TiO2纳米管有序阵列；CdS量子点修饰；

2、光吸收特性FabricationandOpticalAbsorptionPropertiesResearchofOrderedCdS-TiO2/FTONanotubeArraysAbstract：HighlyverticallyorientedTiO2nanotubearrays(TNAs)werefabricatedbyanodizationmethodinglycolsolutioncontaining0.25wt%HF,Aftertheas-preparedfree-standingmembrane

3、sweretransferredtoFTO-coatedglasssubstrates,ThuspreparationouttransparentTNA/FTO.TheTNA/FTOwasmodifiedwithCdSquantumdotsbythesequential-chemicalbathdepositionmethod,LaterwestudiedCdSquantumdotsofdifferentmodifiedquantityinfluenceofOpticalabsorptionpropert

4、ies.ThemeasurementresultsshowthatthespectralresponserangeofTNA/FTOcaneffectivelyexpandthroughmodificationofCdSquantumdots.Meanwhile,wecanseethatthemodificationcouldleadtotheopticalabsorptionrangeextendingfromtheultraviolettothevisible.Keywords:TiO2Nanotub

5、eArrays,Q-CdSmodification,Opticalabsorptionproperties0引言二氧化钛(TiO2)是一种宽带隙(约3.2eV)金属氧化物半导体材料，化学性质非常稳定。纳米TiO2作为一种绿色功能材料，具有独特的气敏、介电效应、光电转化和优越的光催化等性能，已在太阳能电池、光催化、敏感器件等方面显示出了诱人的应用前景11[1]。与TiO2粉末相比，TiO2纳米管阵列膜的特殊结构具有更大的比表面积和更强的吸附能力，使其表现出了更高的光催化性能和光电转化效率[2]。目前，TiO

6、2纳米管阵列薄膜的制备方法主要有水热法和模板法[3]。前者制备出的TiO2纳米管是粉体材料，其应用需要经过复杂的后处理，后者虽然能够制备出有序的TiO2纳米管阵列结构，但其成本较高、工艺复杂，且模板的去除及其它后处理过程易造成TiO2纳米管阵列结构的破坏[3]。2001年，美国Grimes[4]小组首次对金属Ti片进行阳极氧化，制备出了高度有序的TiO2纳米管阵列膜，受到了人们的广泛关注，此后，国内外许多研究小组相继开展了相关的研究工作。众所周知，TiO2仅对紫外光线(占太阳光总能量的3～5%)存在强吸收

7、，而对约占太阳光总能量45%的可见太阳光几乎不响应，因此，为拓展TiO2纳米管阵列膜对可见光波段的响应[5,6]，常用的表面修饰方法有贵金属沉积、与窄禁带半导体复合、离子掺杂、光敏化、表面还原处理和表面螯合等[7]。其中，半导体复合被认为是较为行之有效的方法[8,9,10,11,12]。常用的无机半导体纳米材料主要包括以下三类：(1)金属氧化物，如Fe2O3、RuO2、ZnO等；(2)硫化物，如CdS、PdS等；(3)碳族氧化物，如SiO2、SnO2等。选择何种无机半导体纳米材料来修饰TiO2，主要依据其

8、电子能级结构与TiO2是否具有恰当的匹配关系，亦即，所选半导体材料应满足两个条件[6,13]：(1)其有效禁带宽度要比TiO2的禁带宽度窄，(2)其导带能级必须高于TiO2的导带能级。本论文采用电化学阳极氧化法制备了TiO2纳米管有序阵列结构薄膜，讨论了其形成机理，对TiO2纳米管有序阵列膜进行退火晶化处理后，选用窄带隙的CdS[14]量子点(CdSQDs)，采用序贯化学浴沉积法[6.12,15](sequentialchem