鈦基納米材料制備及其發(fā)光等性能的研究.pdf

1、納米材料由于其尺寸效應(yīng)引起的特殊性質(zhì)，而被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、發(fā)光、化學(xué)化工、傳感器等各領(lǐng)域，是目前國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。鈦基納米材料作為納米家族重要的組成部分，受到研究工作者的廣泛關(guān)注。其中具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈦酸鈣納米材料以及二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)均是鈦基納米材料的典型代表。因此，對(duì)這兩類材料的制備方法以及光電性能進(jìn)行研究有利于人們更好的將鈦基納米材料應(yīng)用于光電以及光催化領(lǐng)域。本論文的研究工作主要分為以下幾個(gè)方面：
　　 (一)Eu摻雜Ca

2、TiO3納米粉末的制備以及發(fā)光性質(zhì)研究
　　 采用溶膠-凝膠法制備了Eu3+摻雜的CaTiO3(CTO)納米顆粒，并詳細(xì)討論了Eu離子摻雜對(duì)樣品結(jié)構(gòu)、發(fā)光性質(zhì)以及光催化性能的影響。在本論文中，我們制備了三種摻雜位置不同的樣品，分別是：A位，B位和AB位摻雜。研究結(jié)果表明Eu離子的摻雜并沒有明顯改變CaTiO3納米顆粒的結(jié)構(gòu)，但是樣品的能帶都相應(yīng)的增大了，并且Eu離子的引入使得CaTiO3具有了發(fā)光特性。不同摻雜位置的發(fā)光性能規(guī)律

3、為：CTO-B>CTO-AB>CTO-A，從這個(gè)規(guī)律中可以看到B為摻雜的發(fā)光性能最好。進(jìn)一步對(duì)樣品進(jìn)行了光催化性能的研究，我們發(fā)現(xiàn)樣品光催化分解染料的能力滿足的規(guī)律是：CTO-B　　 (二)TiO2納米管的制備及其光電流性質(zhì)研究
　　 以乙二醇為溶劑利用陽(yáng)極氧化法制備出大面積有序的TiO2納米

4、管結(jié)構(gòu)。對(duì)納米管的形貌進(jìn)行了詳細(xì)的表征，并對(duì)1次腐蝕2小時(shí)，超聲10分鐘后退火的樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)的研究。研究發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極氧化后的樣品表面均勻覆蓋了一層納米管，管長(zhǎng)3.5微米左右，管徑和管壁厚度分別為40nm和5nm左右，退火后的樣品表面無(wú)明顯變化，且結(jié)晶為銳鈦礦相，無(wú)其他雜相，對(duì)應(yīng)的IPCE數(shù)值達(dá)到了9％左右，I-T曲線顯示光照條件下樣品獲得的電流密度在0.45×10-2mA/cm2左右，并在實(shí)驗(yàn)關(guān)燈瞬間降到幾乎為0，表現(xiàn)出良好的光

5、電性質(zhì)。除此以外，我們經(jīng)過(guò)兩次腐蝕，發(fā)現(xiàn)在納米管的結(jié)構(gòu)上覆蓋了一層納米環(huán)，形成了環(huán)與管的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
　　 (三)基于TiO2納米管的CaTiO3納米結(jié)構(gòu)的制備
　　 在上述制備了TiO2納米管的基礎(chǔ)上，利用低溫合成中最常用方法-水熱法制備形貌可控的CaTiO3納米結(jié)構(gòu)。
　　 研究發(fā)現(xiàn)隨著加入KOH量的逐漸增大，銳鈦礦相的TiO2納米管變?yōu)樾狈骄郈aTiO3納米結(jié)構(gòu)，且當(dāng)KOH的量剛好與CaCl2完全反應(yīng)時(shí)，樣