二氧化钛纳米管论文：阳极氧化法光电响应氧化亚铜铁酸锌

第一篇：二氧化钛纳米管论文：阳极氧化法光电响应氧化亚铜铁酸锌

二氧化钛纳米管论文：阳极氧化法光电响应氧化亚铜铁酸锌

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【摘要】论文用乙二醇作为有机电解质溶液，NH4F作为氟离子源，利用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列，考察了不同制备工艺条件下所得到的TiO2纳米管阵列电极的形貌、成分、光电性能以及光催化性能。研究表明，在氧化电压为50V，反应30min，NH4F浓度为0.3wt％条件下，所制备的TiO2纳米管阵列具有较好的光电性能及光催化性能。通过X射线衍射（XRD）分析，得出TiO2纳米管晶型随热处理温度转变的情况。采用恒电位沉积方法制备了Cu2O修饰TiO2纳米管阵列，并通过扫描电子显微镜（SEM）、XRD进行了表征。通过对其进行光电测试，确定了最佳的Cu2O沉积工艺：沉积时间20s、电解液中铜离子浓度0.4mol/L。Cu2O修饰TiO2纳米管阵列电极对初始浓度为20mg/L的罗丹明B溶液光电降解120min，降解率可达到83%，光电降解速率常数是单纯光降解的2倍、电降解的200倍左右，表明光电协同催化作用明显。采用蘸镀法制备了ZnFe2O4修饰二氧化钛纳米管阵列电极。SEM测试表明，这种沉积方法可以有效降低ZnFe2O4纳米颗粒在管口的聚集程度，使得ZnFe2O4纳米颗粒能进入管内，整个纳米管阵列不会因ZnFe2O4纳米颗粒的修饰而失去原有的形貌结构。对ZnFe2O4修饰二氧化钛纳米管阵列进行XRD测试，图谱显示出ZnFe2O4的特征峰。表明有ZnFe2O4的存在。对选定区域进行X射线能谱仪分析（EDS）表明，样品中有Zn、Fe元素的存在，并且Zn、Fe的原子比大约为1:2，比例与ZnFe2O4分子式中的比例相符。对ZnFe2O4修饰二氧化钛纳米管阵列电极进行光电响应测试，结果表明在沉积电位是-0.8V（vs.SCE）、循环10次工艺条件下制备的ZnFe2O4修饰TiO2纳米管阵列电极的光电性能较好。降解罗丹明B的测试表明，ZnFe2O4修饰TiO2纳米管阵列电极的光电降解速率常数是0.02395min-1，是纯TiO2纳米管阵列电极光电降解速率常数的67倍，这表明在ZnFe2O4修饰下TiO2纳米管阵列电极对罗丹明B的光电降解更加高效。

【关键词】二氧化钛纳米管；阳极氧化法；光电响应；氧化亚铜；铁酸锌；

【篇名】金属氧化物修饰二氧化钛纳米管阵列的制备、表征及性能研究

【目录】金属氧化物修饰二氧化钛纳米管阵列的制备、表征及性能研究8-27面效应9中文摘要3-

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第一章 绪论1.1.1 纳米材料的表

1.1.3 纳1.1 纳米材料的特性9-111.1.2 纳米材料的小尺寸效应9-10米材料的量子尺寸效应10应10-1111-1416

1.1.4 纳米材料的宏观量子隧道效

1.2.1 液相法1.2 纳米材料的制备11-161.2.2 气相法14-16

1.2.3 固相法

1.3.1 半导体纳米材料1.3 半导体纳米材料16-24的研究现状16-1717-

211.3.2 半导体纳米材料的性质

1.4 纳米材1.4.2 透射1.3.3 TiO_2半导体纳米材料21-24

1.4.1 扫描电子显微镜24料的表征24-26电子显微镜24线衍射2

51.4.3 X 射线能谱仪24-251.4.5 红外光谱和拉曼光谱25

1.4.4 X 射1.4.6 紫外-第二可见光谱分析25-26章 实验原理与方法27-3427-282828-3028-2929-303030-31测试31-3232-3434-48

1.5 本文的研究内容26-27

2.1 实验所用药品与仪器

2.1.2 实验仪器2.1.1 实验试剂27-282.2 金属氧化物修饰 TiO_2纳米管阵列电极的制备2.2.1 TiO_2纳米管阵列电极的制备2.2.2 氧化亚铜修饰 TiO_2纳米管阵列电极的制备2.2.3 铁酸锌修饰 TiO_2纳米管阵列电极的制备2.3 结构表征30-31

2.3.1 X 射线衍射（XRD）

2.4 光电响应2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）31

2.5 光电催化降解罗丹明 B 水溶液实验第三章 TiO_2纳米管阵列的制备及研究3.1 扫描电子显微镜表征分析（SEM）34-36

3.2 TiO_2纳米管阵列形成机理研究36-39列晶型的影响39-41光照开路电位谱分析43-4545-47

3.3 热处理对纳米管阵

3.4.1

3.4 光电响应测试41-4541-4

33.4.2 瞬态光电流分析3.5 TiO_2纳米管阵列电极的光电催化性能测试3.6 本章小结47-48

第四章 Cu_2O 修饰 TiO_2

4.1 纳米管阵列电极的制备、表征及光电性能研究48-57Cu_2O 的沉积机理及沉积电位的确定TiO_2纳米管阵列电极的表征49-

5148-49

4.2 Cu_2O 修饰

4.2.1 SEM 形貌表征49-504.2.2 XRD 成分表征50-51

51-5

44.3 Cu_2O 修饰

4.3.1 光照开路4.3.3 光电性TiO_2纳米管阵列电极的光电响应测试电位51-52能分析54能54-56

4.3.2 光照瞬态电流52-544.4 Cu_2O 修饰 TiO_2纳米管阵列电极光电催化性4.5 本章小结56-57

第五章 ZnFe_2O_4修饰

5.1 5.2 5.2.1

5.3 TiO_2纳米管阵列电极的制备、表征及性能研究57-71ZnFe_2O_4修饰 TiO_2纳米管阵列电极的制备57-59ZnFe_2O_4修饰 TiO_2纳米管阵列电极的表征59-62SEM 形貌表征59-60

5.2.2 XRD 及能谱分析60-62ZnFe_2O_4修饰 TiO_2纳米管阵列电极光电响应测试62-675.3.1 光照开路电位测试62-64

5.3.2 光照瞬

5.4 态电流测试64-665.3.3 光电性能分析66-67ZnFe_2O_4修饰 TiO_2纳米管阵列电极的光电催化性能67-685.5 本章小结68-69

5.6 ZnFe_2O_4修饰 TiO_269-71

第六章 结论纳米管阵列应用于太阳能电池的展望71-7378-79参考文献73-78致谢

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