TiO2納米管、棒的水熱制備及其光電性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、為了使TiO2 能更好地應(yīng)用于光電領(lǐng)域,必須提高電子在TiO2中的傳輸效率。一維納米TiO2材料能使電子傳輸更順暢,有效提高電子傳輸效率。此外,對TiO2 一維納米物摻雜某些過渡金屬,能提高其光吸收率,改善光電性能。本文采用水熱法制備了摻Cr的TiO2(Cr-TiO2 )納米管、納米棒,并且在FTO 導(dǎo)電玻璃上生長了TiO2 納米棒陣列。利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM )、X 射線衍射(XRD )、透射電子顯微鏡(TEM )、X

2、射線光電子能譜(XPS )、紫外可見光光譜(UV-Vis )以及光電化學(xué)的方法對產(chǎn)物進(jìn)行了表征,并研究了水熱參數(shù)對產(chǎn)物的影響。
   首先,在NaOH 溶液中采用水熱法制備了摻Cr的Cr-TiO2 納米管,其直徑為7 nm 左右,長約70 nm。Cr-TiO2 納米管是由銳鈦礦相組成的單晶結(jié)構(gòu)。紫外-可見光光譜表明摻Cr 量為0.5mol%的納米管對可見光的吸收率最大,且其光電化學(xué)性能優(yōu)于純TiO2 納米管。
   其次

3、,通過水熱法和熱處理制得表面含有納米坑的摻Cr的Cr-TiO2 納米棒。Cr-TiO2 納米棒是由銳鈦礦相組成的單晶結(jié)構(gòu),納米棒直徑約80 nm,長度為300~500 nm,納米坑形狀多樣,尺寸為10~20 nm。XPS 測試表明,熱處理后Cr 元素以Cr2O3的形式聚集在TiO2 納米棒表面。
   紫外-可見光光譜表明,納米坑加強(qiáng)了產(chǎn)物對近紫外光區(qū)的光吸收率,而摻Cr 提高了對可見光的吸收。光電化學(xué)檢測結(jié)果顯示3 mol%

4、Cr-TiO2 納米棒薄膜呈現(xiàn)出比純TiO2 納米棒薄膜和商業(yè)銳鈦礦TiO2 顆粒薄膜更優(yōu)異的光電化學(xué)性能。
   最后,在HCl 溶液中先用水熱法在FTO 上生長了單晶金紅石TiO2 納米棒陣列。研究表明,產(chǎn)物形貌受水熱參數(shù)的影響。然后通過水熱后處理制得樹枝狀TiO2 納米棒陣列。樹枝狀TiO2納米棒陣列薄膜的光催化性能比TiO2 納米棒陣列薄膜更優(yōu)異。這是由于三維樹枝狀結(jié)構(gòu)能有效地散射入射光,從而提高薄膜對入射光的利用率。同

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