纳米晶介孔tiolt2gt材料的研制及性能

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1、上海大学硕士学位论文摘要介孔Ti02材料具有有序的孔道结构、高比表面积和良好的光电性能，因此在染料敏化太阳能电池、光催化剂、化学感光、过滤、生物医学材料和气体传感器等方面显示了广阔的应用前景。近年来对介孔Ti02材料，尤其是介孔Ti02薄膜材料的研究备受关注。本文以三嵌段共聚物为模板剂，以钛酸正丁酯为无机前驱体，利用Sol—gel法成功制备了纳米晶锐钛矿介孔Ti02材料。研究了反应温度，加水量，焙烧温度等因素对材料结构的影响。TG．DSC，FT-IR，XRD，TEM，SEM，N2吸附脱附等分析手段表明：介孔Ti02粉体制

2、备的最佳温度条件为反应温度40℃，焙烧温度350℃。在该条件下得到的介孔Ti02粉体的BET比表面积为132．35m2／g，孔容为0．15cm3／g，平均孔径为4．5nm，且孔径分布较窄。用旋涂法成功制备了有序纳米晶介孔Ti02薄膜，小角XRD和HRTEM研究表明，薄膜具有有序的介孔结构；SEM和AFM研究表明，单层介孔Ti02薄膜的厚度约为130nm，介孔孔道垂直于基片，介孔形状为六方结构。研究了单晶硅片、普通玻璃片、ITO玻璃片、致密氧化铝陶瓷等基片对介孔Ti02薄膜结构的影响，基片对介孔Ti02薄膜骨架的晶型转变和

3、孔道的重排有诱导作用。基片的结晶程度直接影响着介孔的结构和孔道的有序性。同时研究了溶剂和酸性等合成条件对有序介孔Ti02薄膜的成膜性和结构的影响。首次研究了纳米晶有序介孔Ti02薄膜的光学性能。紫外一可见吸收光谱表明，介孔Ti02薄膜的带隙宽度(3．58eV)比锐钛矿体材料的带隙宽度(3．2eV)宽，光学吸收边蓝移。与纳米Ti02薄膜相比，介孔Ti02薄膜在400tim处出现了新的吸收峰，且吸收边蓝移；透射光谱表明，介孔Ti02薄膜在500-800nm处的透过率大于纳米Ti02薄膜的透过率，在360nm．500nm处透过

4、率有衰减；光致发光光谱表明，介孔Ti02薄膜在350—410tim(3．03—3．55ev)，410-460nm(2．70一3．03ev)，460．476nm(2．61．2．70ev)，650—710nm(1．75·1．91eV)等区间具有明显的光致发光特性。上海大学硕士学位论文利用多次旋涂法在单晶硅片和普通玻璃片上制备了纳米晶介孔Ti02厚膜。断面SEM观察表明，层与层之间无明显界面。随着介孔Ti02膜厚度的增加，带隙宽度递减，光学吸收边红移；其反射光谱呈周期性振荡，且干涉条纹有规律的增加。关键字：纳米晶介孔Ti02粉

5、体介孔Ti02薄膜光学特性n上海大学硕士学位论文AbstractMesoporoustitaniahasattractedmuchattentionbecauseofitshighsurfacearea,largeuniformporesandexcellentphotoelectricproperties，whichareofgreatsignificanceinsolarcellelectrodes，photocatalysis，gas—senso懵，electrochromicdisplaydevicesandot

6、herapplications．Therefore，mesop0∞11stitaniamaterials，especiallymesoporoustitaniathinfilmshavebeenextensivelystudiedinrecentyears．Nanocrystatlineanatasemesoporoustitaniaweresuccessfullysynthesizedbyusingtetrabutyltitanateastheinorganicprecursorandtriblockcopolymer

7、asthetemplateviaSol—gelprocess．Influencesofsynthesistemperatures，amountofwaterandcalcinationtemperaturesonthestructureofmesoporoustitaniapowderwerestudied．Theresultingmaterialswerecharacterizedbythermogravimetricanalysis(TGA)，fourier-transforminfraredspectroscopy

8、(FT-IR)，X-raydiffraction(XRD)，hi曲resolutiontransmissionelectronmicroscopy(HRTEM)，scanningelectronmicroscopy(SEM)andBETsurfacearea．Itwasfoundthattheoptimalsynth