功能化纳米二氧化钛多孔材料制备、表征及性能的研究

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1、InVestigationofFabrication，CharacterizationandPropertyofFuctionalTitaniumDioxideNanoporousMaterialsbyLVCaixiaB．S．(ShanxiDatongUniversity)2008AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofSCienceChemicalandBiologialEngineeringChangshaUn

2、iversityofScience&TechnologySupervisorProfessorZhouYiMay，201㈣9川8㈣8㈣3Ⅷ8刚8⋯ii●1洲Y长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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。作者签名：＆黔秀乙日期：mJ年古月刁日学位论文版权使用授权书本学位论文

3、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。本人授权长沙理工大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√")作者签名：导师签名：蟛霞间彩日期：劢f／年，月z7日日期：年月日摘要纳

4、米Ti02是一种重要的无机功能材料，在染料敏化太阳能电池、光催化降解有机物、气敏传感器及光解水制氢等方面有着潜在的应用价值。纳米Ti02多孔材料因其具有大比表面积、高的表面活性及灵敏性等独特结构及优异性能，受到了科技界的广泛关注。因此对纳米Ti02多孔材料的制备及应用进行系统研究具有十分重要的意义。论文所做的工作分述如下：(1)采用射频磁控溅射法，以掺氟Sn02(FTO)导电玻璃为基底沉积纯Ti膜，并将其作为阳极，在NH4F／乙二醇溶液中进行恒压电化学阳极氧化，制得具有三维网状结构的混晶纳米Ti02多孔膜。详细探讨了阳极氧化

5、电压、电解液浓度及pH值等对纳米Ti02多孔膜表面形貌及光电转化性能的影响。研究表明，在最佳制备工艺条件下，即NH4F／乙二醇电解液中NH4F浓度为O．5wt％，pH为5．0，阳极氧化电压为30V时，可制得三维网状结构Ti02纳米多孔膜，其连通性强，孔隙率高，比表面积大，具有较强的光电转化效率。(2)以纯Ti片为阳极，在NH4F／乙二醇电解液中进行恒压电化学阳极氧化制得纳米Ti02多孔膜，采用二次阳极氧化对其形貌进行改善，以Fe3十对其进行掺杂改性，探讨了微观形貌及掺杂改性对材料光催化性能的影响。研究结果表明，二次阳极氧化后

6、样品的表面无覆盖物，纳米孔的有序性有所改善，孔径分布均匀，表现出较强的光催化性能，光催化反应150min后，样品对甲基橙降解率可达52．02％；Fe”掺杂样品因掺入的Fe”属于d轨道未充满的可变价离子，既可以俘获光生电子也可俘获光生空穴，加快了载流子的分离与传输，使Fe”掺杂纳米Ti02多孔膜表现出优异的光催化性能，光催化反应150min后，样品对甲基橙降解率可达60．02％。(3)以钛酸四正丁酯(Ti(OC4H9)4)为钛源，Gd(N03)3为Gd源，多壁碳纳米管为模板，尿素为沉淀剂，可溶性淀粉为阻聚剂，采用模板法辅助均匀

7、沉淀法自组装合成了Gd3*掺杂纳米Ti02介孔材料。研究结果表明，样品为孔径分布相对较窄(10．8～15．6nm)、比表面积较大的介孔材料。Gd掺杂并没有改变介孔材料中Ti02的晶型。Gd掺杂样品对可见光的响应普遍增强，并表现出较强的光催化性能。光催化结果表明，当Gd掺杂量为0．12m01％时，光催化反应150min后，样品对甲基橙降解率可达到97．3％。关键词：Ti02多孔膜：Ti02介孔材料；阳极氧化；Fe3+掺杂；Gd3+掺杂；光电转化效率；光催化活性ABSTRACTItiswellknownthatnanostruc

8、turedtitaniumdioxide(Ti02)hasbeenshownaspotentialapplicationsindye-sensitizedsolarcells，photocatalysis，solarhydrogengenerationandgas．sensors．Ti02