納米TiO2復合薄膜的制備及性質研究.pdf

1、太陽能的利用是解決當前能源危機和環(huán)境問題的一條重要途徑。光電化學技術可以直接利用太陽光作為驅動力,可以在室溫下進行深度反應,因而成為一種理想的環(huán)境污染治理技術和潔凈能源生產(chǎn)技術。作為一種重要的光電化學技術材料,TiO2納米材料具有獨特的光電化學性能、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、無毒無害及制作簡便等,在污染物的降解處理方面和太陽能直接利用方面都有很好的應用前景。然而,TiO2本身也存在諸多缺陷,比如:禁帶寬度大,光譜響應范圍窄,產(chǎn)生的電子—空穴對極易

2、復合,這些不足大大限制了TiO2納米材料的應用。
　　為了克服TiO2納米材料自身的不足,本論文通過摻雜CeO2、Cu3Se2及FeS納米材料制備了TiO2薄膜復合,討論了所得復合薄膜的形成過程及影響因素,采用掃描電鏡(SEM)、投射電鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、紫外—可見光譜(UV-vis)、熒光(PL)等技術表征了復合薄膜的組成和結構,研究了復合薄膜的光電轉換性能和光催化活性。
　　主要研究內容如下:
　　

3、1.CeO2/TiO2納米復合薄膜的制備及光電性質
　　采用溶膠-凝膠法以浸漬提拉的方式在載玻片上制備了單一(TiO2、CeO2)及界面復合CeO2/TiO2、TiO2/CeO2納米薄膜,用XRD、SEM、UV-vis等技術對其結構和性質進行了表征。以亞甲基藍和甲基橙的光催化反應為試驗反應,對所制得的薄膜進行光催化活性分析。考察了單一樣品厚度、復合樣品疊加順序及各層厚度對光催化活性的影響。催化活性分析結果表明,單一樣品的薄膜厚度有

4、一個最佳值;復合樣品的催化活性高于單一樣品,并且復合的順序很重要,只有以CeO2在底而TiO2在上的方式復合,在界面處才能發(fā)生電子由TiO2向CeO2的遷移,電荷分離效率提高,從而使光催化活性增強。同時對CeO2/TiO2薄膜和TiO2薄膜進行了光電轉化性質研究。
　　2. TiO2/HS-CH2-COOH/Cu3Se2納米復合薄膜的制備及光電性質
　　采用溶膠-凝膠法以浸漬提拉的方式首先在導電玻璃上制備了TiO2薄膜,然后

5、用巰基乙酸作為雙功能連接劑把制備的Cu3Se2納米粒子修飾到TiO2薄膜上,用XRD、SEM、UV-vis、PL等技術對其進行了表征。光電化學測試結果表明,相對于TiO2薄膜和TiO2/Cu3Se2薄膜,TiO2/L/Cu3Se2薄膜的光響應范圍明顯拓寬,開路電壓和光電流大大增加。
　　3. TiO2/FeS納米復合薄膜的制備及光電性質
　　采用溶膠-凝膠法以浸漬提拉的方式在導電玻璃上制備了TiO2薄膜,把制備的FeS納米粒