TiO2納米管、棒的水熱制備及其光電性能研究.pdf

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(duì)TiO2 一維納米物摻雜某些過(guò)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(zhǎng)了TiO2 納米棒陣列。利用場(chǎng)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(jiàn)光光譜（UV-Vis ）以及光電化學(xué)的方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征，并研究了水熱參數(shù)對(duì)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(zhǎng)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(jiàn)光光譜表明摻Cr 量為0.5mol%的納米管對(duì)可見(jiàn)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(guò)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(zhǎng)度為300～500 nm，納米坑形狀多樣，尺寸為10～20 nm。XPS 測(cè)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(jiàn)光光譜表明，納米坑加強(qiáng)了產(chǎn)物對(duì)近紫外光區(qū)的光吸收率，而摻Cr 提高了對(duì)可見(jiàn)光的吸收。光電化學(xué)檢測(cè)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(zhǎng)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(guò)水熱后處理制得樹(shù)枝狀TiO2 納米棒陣列。樹(shù)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(shù)枝狀結(jié)構(gòu)能有效地散射入射光，從而提高薄膜對(duì)入射光的利用率。同