硕士学位论文_TiO2的制备及光催化与光伏性能研究

《硕士学位论文_TiO2的制备及光催化与光伏性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号密级UDC硕士学位论文TiO2的制备及光催化与光伏性能研究学位申请人：周生刚学科专业：机械制造及其自动化指导教师：孙小华副教授二○一二年五月ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceinEngineeringSythesisofTiO2forthePhotocatalyticandPhotovoltaicPropertiesGraduateStudent：ZhouShenggangMajor：Mechanical

2、ManufacturingandAutomationSupervisor：AssociateProf.SunXiaohuaChinaThreeGorgesUniversityYichang,443002,P.R.ChinaMay,2012三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日

3、期：I内容摘要能源与环境是本世纪科学研究的两大主题，TiO2半导体光催化材料在解决环境污染与能源短缺方面表现出巨大的潜力，目前己经广泛应用于污染物深度净化处理，杀菌，光催化分解水制氢，染料敏化太阳能电池等诸多领域。研究表明：二氧化钛材料的功能不但与其自身性质有关，而目与其微结构调控密切相关。因此，建立微结构与性能联系对提高TiO2已有功能和开发其潜在应用是十分重要的。本论文将TiO2作为研究对象，在材料可控制备的基础上，建立微结构与性能的联系，分别应用于光催化和光伏领域。首先，我们以控制水解-溶剂热法制备了形貌完整的介孔微球。用扫描电镜、X射线、N2

4、吸附-脱附等温线、紫外-可见分光光度计等手段表征了钛酸四丁酯加入量对微球形貌、物相、成分和催化性能的影响。然后将微球应用到光催化降解甲基橙的溶液中，光催化结果表明：微球的粒径增大，紫外光催化效果增强，并认定微球的比表面积变化对微球的催化效果起到了决定的作用。其次，以尿素作为氮源，盐酸(HCl)为钛酸丁酯（TBT）的保护剂，采用溶剂热法合成氮掺杂TiO2微球。用扫描电镜、X射线、能谱仪、多功能电子能谱仪、紫外-可见分光光度计等手段表征了盐酸加入量对微球形貌、物相、成分和催化性能的影响。实验结果表明该方法不仅能合成形貌较好的二氧化钛微球，同时实现了氮掺杂

5、；盐酸加入量对微球形貌、物相和催化性能有较大影响，发现M(HCl):M(TBT)为2.6:1时光催化效果最佳，在紫外灯和可见灯照射下催化效率均超过DegussaP25。再次，用溶胶-凝胶法在水体系下制备了粒径大小可控的微球。用扫描电镜、X射线、紫外-可见分光光度计等手段表征了保温温度大小和氨水处理对微球形貌、物相、成分和催化性能的影响。实验结果表明：通过调整保温温度能够有效地将粒径控制在1~2um；氨水处理能够改善晶化程度，同时增大微球的表面粗糙度。最后，我们用TiO2制作染料敏化薄膜电池，分别在光阳极上面组装一层Al2O3和Ti-Si复合的阻挡层。

6、然后将复合电极做了光电性能测试，发现Al2O3阻挡层能够改善薄膜电极的性能，当Al(NO3)3水溶液浓度为20mmol/L时光电转化效率最高为7.11%；采用含有Ti-Si的溶液浸泡TiO2纳晶薄膜，通过OCVD，IMP，IPCE，I-V等-手段来说明Ti-Si复合阻挡层能够阻挡电子与电解质中I3或者氧化态染料的复合，从而达到提高薄膜光电性能的作用。其中Si为Ti摩尔量的10%时，Ti-Si复合阻挡层性能最优。关键词：二氧化钛微球粒径氮掺杂阻挡层IIAbstractEnergyandenvironmentarethetwomajorthemesofs

7、cientificresearchinthiscentury.ThephotocatalystTiO2semiconductorwhichhasbeenwidelyusedinpollutantsinthedepthofpurification,disinfection,photocatalyticdecompositionofwaterhydrogenproduction,dye-sensitizedsolarcellsandotherareasshowedgreatpotentialinaddressingtheenvironmentalpoll

8、utionandenergyshortages.Studieshaveshownthat:Thefuncti