TiO2纳米管阵列的沉积改性与物性研究 盘荣俊,吴玉程 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

《TiO2纳米管阵列的沉积改性与物性研究》从有利于后续功能化改性的纳米管阵列的制备出发，通过掌握CdS及CdSe在TiO2纳米管内的沉积机理，实现其在纳米管内的可控沉积。然后将特定功函的金属沉积在CdSe／CdS／TiO2材料上。改性过程将窄带半导体材料的可控沉积、改性成分长效保护、异质结／Schottky结等多重技术结合起来，探求TiO2纳米管阵列改性材料的性能与各相关参数的关系及其电荷传输机制，将为纳米TiO2光催化剂、光电转换器件等的发展开辟一个新的方向，为设计和制备具有良好光电转换性能、光催化性能的器件和新型功能薄膜提供依据。

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜的应用

1.2.1 光电解水制氢

1.2.2 光催化

1.2.3 太阳能电池

1.2.4 传感器

1.2.5 储氢

1.2.6 生物医学

1.2.7 其他

1.3 高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜的制备

1.3.1 模板法

1.3.1.1 以氧化铝为模板

1.3.1.2 以纳米线为模板

1.3.2 阳极氧化法

1.3.2.1 TiO2纳米管阵列的形成机理

1.3.2.2 制备参数对TiO2纳米管阵列结构及性能的影响

1.4 高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜的改性

1.4.1 染料敏化

1.4.2 离子掺杂

1.4.2.1 非金属离子掺杂

1.4.2.2 金属离子掺杂

1.4.3 金属沉积

1.4.4 窄带半导体改性

1.4.4.1 CuO／Cu2O改性

1.4.4.2 Fe2O3改性

1.4.4.3 CdX（X=S、Se、Te）改性

1.5 本文研究内容和意义

第2章 阳极氧化电流密度对Ti02纳米管阵列形貌的影响

2.1 引言

2.2 实验材料与方法

2.2.1 实验原料、试剂及仪器

2.2.2 实验过程和技术路线

2.2.2.1 TiO2纳米管阵列膜的制备

2.2.2.2 TiO2纳米管阵列表征

2.3 实验结果与分析

2.3.1 阳极氧电流密度对TiO2纳米管阵列形貌的影响

2.3.2 TiO2纳米管阵列的XRD分析

2.4 本章小结

第3章 CdS、CdSe在TiO2纳米管内的沉积机理与物性

3.1 引言

3.2 实验材料与方法

3.2.1 实验原料、试剂及仪器

3.2.2 实验过程和技术路线

3.2.2.1 CdS在Ti02纳米管内沉积改性

3.2.2.2 CdSe在TiO2纳米管内沉积改性

3.3实验结果与分析

3.3.1 CdS在TiO2纳米管内沉积改性

3.3.1.1 浸渍时间对CdS形貌的影响

3.3.1.2 先期导入离子浓度对CdS形貌的影响

3.3.1.3 离子导入顺序对CdS形貌的影响

3.3.1.4 洗涤对CdS形貌的影响

3.3.1.5 CdS形貌对改性纳米阵列的光学性能的影响

3.3.1.6 CdS形貌对改性纳米阵列的光电性能的影响

3.3.2 CdSe在TiO2纳米管内沉积改性及其性能

3.3.2.1 Se2-溶液中浸渍时间对CdSe形貌的影响

3.3.2.2 CdSe改性纳米管阵列的光学性能

3.3.2.3 CdSe改性纳米阵列的光电性能

3.4本章 小结

第4章 Cds-CdSe在TiO2纳米管内可控共沉积及物性

4.1 引言

4.2 Cdse／CdS／TiO2纳米复合功能材料的构筑

4.2.1 合成工艺

4.2.2 参数控制

4.3 材料表征与性能检测

4.3.1 改性材料微结构

4.3.2 改性材料的光学性能

4.3.3 改性材料的光电性能

4.4 实验结果与讨论

4.4.1 改性材料微结构

4.4.1.1 CdS改性前后纳米管阵列的微观结构

4.4.1.2 CdSe改性后的CdS／TiO2纳米管微观结构

4.4.2 改性材料的光学性能

4.4.2.1 改性材料的UV-vis光谱分析

4.4.2.2 改性材料的光学能带隙

4.4.3 改性材料的光电性能

4.4.3.1 改性材料的I-V曲线

4.4.3.2 改性材料的优选光电流与沉积层厚度的关系

4.4.3.3 改性材料的优选光电流与改性材料内径的关系

4.5 本章小结

第5章 Pt在cdse／CdS／TiO2复合材料上的沉积及物性

5.1 引言

5.2 Pt改性复合材料制备工艺

5.2.1 实验原料

5.2.2 Pt-TiO2复合材料中Pt含量的设计

5.2.2.1 沉积电压、时间对沉积过程的影响

5.2.2.2 Pt-TiO2体系中Pt含量的控制

5.2.2.3材料结构表征与性能测试

5.2.3 Pt-CdSe／CdS／TiO2复合材料的制备

5.2.3.1 参数控制

5.2.3.2 材料结构表征与性能测试

5.3实验结果与讨论

5.3.1 沉积电压、时间对Pt-TiO2纳米管阵列性能的影响

5.3.1.1 Pt-TiO2纳米管阵列的微观结构

5.3.1.2 Pt-TiO2纳米管阵列的光学性能

5.3.1.3 Pt-TiO2纳米管阵列的光电性能

5.3.1.4 不同负载方式对Pt-TiO2纳米阵列性能的影响

5.3.2 Pt-CdSe／CdS／TiO2纳米管阵列的表征

5.3.2.1 Pt-CdSe／CdS／TiO2材料的微观结构

5.3.2.2 Pt-CdSe／CdS／TiO2材料的光学性能

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 创新之处

6.3 工作展望

参考文献 

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    通过调节Cd2+的浓度，先后实现了CdS和CdSe纳米材料在Ti02纳米管内的可控沉积，从而获得了各组分厚度渐变的CdSe-CdS-TiO2体系；在纳米维度空间内实施沉积时，离子从管外迁移至管内的过程可能成了沉积的控制步骤。CdSe/CdS/TiO2体系在紫外到可见光区的吸收强度随沉积量的增加而增强，光学能带隙也随沉积量的增加而稍微下降。其光电性能与CdSe层及CdS层的量、纳米管阵列的内径相关。

    对于TiO2复合功能材料而言，改性材料的特性及改性材料与TiO2接触的紧密程度不仅决定着TiO2复合功能材料的性能，也决定着改性材料本身的化学稳定性--这一点对具有光腐蚀特点的材料显得尤为重要。CdS和CdSe具有窄的能带隙和大的电荷传输速率，当以CdS或者CdSe对T1O2纳米管阵列进行改性时，由于能带低的半导体材料的引入和异质结的形成，使得二者的费米能级将在接触界面处发生弯曲，此时CdS或者CdSe中的光生载流子就易于注入TiO2纳米管内部。因此，经过CdS或者CdSe改性的Ti02纳米管阵列膜具有更高的光量子产率、更优异的光生电子一空穴对分离能力及光催化性能。

    然而，当单独以CdS或者CdSe对Ti02纳米管阵列膜实施改性时，则具有很大的局限性。当仅仅以CdS对Ti02纳米管阵列进行改性时，虽然其光吸收强度显著增强，且光吸收范围能够被有效地拓展到可见光区，但是其光电转换效率*高也仅仅在4%左右。

    …… 

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书籍介绍

《TiO2纳米管阵列的沉积改性与物性研究》从有利于后续功能化改性的纳米管阵列的制备出发，通过掌握CdS及CdSe在TiO2纳米管内的沉积机理，实现其在纳米管内的可控沉积。然后将特定功函的金属沉积在CdSe／CdS／TiO2材料上。改性过程将窄带半导体材料的可控沉积、改性成分长效保护、异质结／Schottky结等多重技术结合起来，探求TiO2纳米管阵列改性材料的性能与各相关参数的关系及其电荷传输机制，将为纳米TiO2光催化剂、光电转换器件等的发展开辟一个新的方向，为设计和制备具有良好光电转换性能、光催化性能的器件和新型功能薄膜提供依据。