tio2纳米管阵列制备、改性及其光电性能的研究

《tio2纳米管阵列制备、改性及其光电性能的研究》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、ClassifiedIndex：TB34SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationPREPARATION，MODIFICATIONANDPHOTOELECTRICPROPERTIESOFTi02NANOTUBEARRAYSGrade：2007Candidate：KeChuanAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：MaterialScienceSupervisors：Prof．ZhaoYongA／Prof．Yan

2、gFengOctober2012西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密口，使用本授权书。(请在以上方框内打“、／”)学位论文作者签名：∽日期：≯Dl≥、≥、z&指导老师签名：日期：沙f≥．弓．2，8西南交通大学博士学位论文创

3、新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：1．采用水热法对Ti02纳米管进行晶化处理。采用该方法进行热处理，可使Ti02纳米管阵列的晶化效果与常用的空气气氛热处理得到的类似。但水热法可以在较低温度下进行，且操作简单、节能易控制。通过在不同溶液中做水热处理，对水热法的晶化机理进行了研究与阐述

4、(第四章)。2．本文通过延长阳极氧化时间制备了Ti02纳米管／线复合阵列，并进一步采用不同的后期处理，得到了几种新型结构的Ti02纳米管阵列，包括氧化铝模板型、半壁型、弹簧型等二氧化钛纳米管阵列。利用表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(FISPS)研究了退火对Ti02纳米管／线复合阵列表面光生电荷性质的影响，并结合Ti02纳米管的晶体结构变化分析了退火前后SPS和FISPS发生明显变化的原因(第三章1。3．本文采用水热法得到Ti02纳米管阵列与CuS纳米粒子的复合材料。采用该方法，使得Ti02纳米管的晶化可与CuS纳米粒子的生成与复

5、合在‘一个步骤中完成，充分体现了水热法简单有效的优势，所制备的Ti02／CuS纳米复合材料在作为太阳能电池的光电阳极方面展示出一定的应用前景(第五章)。本文还利用逐次沉积法在CuS／Ti02纳米管异质结阵列的基础上沉积了PbS量子点，使CuS／PbS／Ti02纳米管异质结阵列光阳极获得了1．46％的光电转换效率(第六章)。学位论文作者签名：柏吲日期：7pf＼么，、／’弓．L毽西南交通大学博士研究生学位论文第1页捅要二氧化钛(Ti02)作为一种无机功能材料，在科学研究领域引起了广泛的关注，并获得诸多的应用。尤其在与能源、环境相关的应用方面，例

6、如太阳能电池和光电化学分解水、光催化降解水中污染物等领域，其应用前景广阔、潜力巨大。随着纳米科学的进步，人们开发出了各种形态的Ti02纳米材料，使其性能不断提高。Ti02纳米管阵列与其它形态的纳米Ti02相比，具有比表面积更大、取向性更好等特点，且具有高效、有序的电子传输通道。这种新颖的纳米结构有望提高TiO：的光电、光催化性能。由于Ti02材料的形貌、晶体结构、化学组成等对其性能有很大影响，通过探索新型的制备技术，实现对Ti02材料的微观结构和成分进行调控，从而达到优化其性能的目的是一项非常重要和意义重大的研究工作。本文在传统的阳极氧化制

7、各Ti02纳米管阵列的基础上，通过控制和优化氧化参数实现了对Ti02纳米管阵列的尺寸形貌的主动调控；开发出新型的晶化工艺，并与窄禁带半导体的复合，实现了对Ti02纳米管阵列的改性；采用表面光电压谱、光化学性能测试研究了改性后Ti02纳米管阵列的光电性能，阐述了其性能优化的物理机理。主要内容如下：(1)通过改变电解液体系、氧化电压、氧化时间、氧化温度等反应参数，对纳米管阵列的纳米管形貌和结构进行了研究和控制，结果表明：在不同电解液体系中，所需的氧化电压范围不同，制备的纳米管管径和管长也有差别；在同一电解液体系中，不同的氧化电压对纳米管管径和长

8、度等形貌有影响；不同的时间和温度对纳米管的长度也有显着的影响；在不同电解液体系中，电压、时间还有温度都有一个最优区间，在这个区间制备出的Ti02纳米管阵列的尺寸形貌得以优化；在优