多孔金屬氧化物半導體材料的構建與性能的研究.pdf

1、TiO2由于具有高化學穩(wěn)定性、良好的光活性、低成本和無毒等特點而成為一種非常理想的半導體材料。但是由于TiO2禁帶寬度很大(3.2eV)，因此其僅能被太陽光中少于4％的紫外光所激發(fā)，嚴重限制其對于太陽光利用率。如何提高TiO2光的響應范圍和量子效率成為光電材料研究的熱點。本論文主要制備了幾種非常有效的可見光催化劑:利用溶膠凝膠法制備N摻雜的TiO2反蛋白石結構薄膜;通過連續(xù)離子層吸附法制備了在CdS敏化N-TiO2反蛋白石薄膜;另外我們

2、還通過一步溶劑熱的方法制備了一種松果狀多孔Fe3O4@Cu2O/Cu復合物，具有很高的光催化活性和穩(wěn)定性。論文主要研究內容如下:
　　 1.通過乳液聚合的方法制備了多種不同粒徑的PS微球，然后利用垂直沉積的方法將PS球的膠體光子晶體模板組裝到載玻片或FTO導電玻璃上，然后采用溶膠凝膠法在PS球光子晶體膜表面生成N摻雜-TiO2的前軀體，最后通過煅燒形成N-TiO2的反蛋白石薄膜結構。主要討論了不同鈦源的溶膠前驅體對薄膜的性質的影

3、響，以及前驅體溶膠濃度對反蛋白石結構的影響。
　　 2.利用連續(xù)離子層吸附的方法在N-TiO2反蛋白石骨架上復合CdS半導體材料。紫外可見漫反射光譜的測試顯示CdS半導體材料的敏化增強了TiO2反蛋白石薄膜的光響應范圍，提高了TiO2對于光的吸收率。光電流測試表明，CdS敏化的N-TiO2反蛋白石薄膜產生的光電流強度是TiO2反蛋白石薄膜的8倍，是N-TiO2反蛋白石薄膜的4倍。這種復合光電薄膜有望在太陽能電池和光解水等方面有得

4、到應用。
　　 3.通過一步溶劑熱的方法制備了一種松果狀多孔Fe3O4@Cu2O/Cu復合物，這種產物是由許多厚度為100nm的納米片組成的空心結構。該復合物對甲基橙染料具有非常好的光催化降解效率，在光照20分鐘后降解效率達到96％。另外該復合物具有比Fe3O4@Cu2O更好的光降解效率和穩(wěn)定性，表明Cu存在于Fe3O4@Cu2O表面，不僅提高了Cu2O的催化活性，而且對Cu2O的光腐蝕具有抑制作用，提高了復合物的穩(wěn)定性。磁性材