純TiO-,2-及摻雜TiO-,2-納米顆粒的表面光電性能研究.pdf

1、TiO<,2>作為一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，由于具有顯著的光電效應(yīng)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和綠色環(huán)保性，在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換、光催化殺菌及環(huán)境污染處理等方面具有廣泛的用途。但TiO<,2>納米材料由于量子效率低及光譜響應(yīng)范圍窄的缺點(diǎn)，使其活性仍不能滿足實(shí)際的需要。因此對(duì)TiO<,2>納米材料開(kāi)展改性研究對(duì)于提高其光催化性能及拓展其應(yīng)用領(lǐng)域具有很重要的實(shí)際意義。目前國(guó)內(nèi)外許多研究者對(duì)于如何改善納米TiO<,2>的光吸收和光生載流子的分離效率，以提高其活性做

2、了大量的研究工作，其中離子摻雜是人們常用的改性手段之一。一般來(lái)說(shuō)，表面光生載流子的遷移、捕獲、復(fù)合之間的相互競(jìng)爭(zhēng)決定了TiO<,2>的光催化量子產(chǎn)率。而表面光電壓譜是研究半導(dǎo)體納米材料表面態(tài)分布、光電性能和表面、界面光生載流子轉(zhuǎn)移行為的一種有效手段，可以揭示半導(dǎo)體納米材料表面結(jié)構(gòu)特性和表面態(tài)以及光生載流子復(fù)合與分離等信息；可以為評(píng)估高性能半導(dǎo)體光催化性能提供有力的依據(jù)。但目前人們利用表面光電壓譜來(lái)研究離子摻雜前后TiO<,2>納米材料表

3、面光電性能變化的并不多。因此，本論文采用溶膠一凝膠法制備了摻雜的TiO<,2>納米顆粒，并主要利用表面光電壓譜這一有效手段詳細(xì)研究了摻雜對(duì)TiO<,2>納米顆粒表面光電性能的影響。并取得了一些有意義的結(jié)果。主要內(nèi)容如下： 1．利用溶膠一凝膠法，分別以硝酸和鹽酸為抑制劑制備了純Ti<,2>納米顆粒，利用XRD、XPS、SPS(表面光電壓譜)等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行表征。主要研究了抑制劑的不同對(duì)Ti<,2>表面光電性能的影響。結(jié)果表明：

4、以HC1為抑制劑促進(jìn)了TiO<,2>納米顆粒銳鈦礦相向金紅石相的相轉(zhuǎn)化，并且HCl為抑制劑制備的純TiO<,2>納米顆粒表面光電壓強(qiáng)度明顯強(qiáng)于HN<,3>為抑制劑制備的純TiO<,2>納米顆粒。 2．利用溶膠-凝膠法制備了摻錫量1mol﹪、3mol﹪、5mol﹪的TiO<,2>納米顆粒，主要利用XRD、SPS(表面光電壓譜)等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行表征。主要研究了錫離子摻雜對(duì)TiO<,2>納米顆粒表面光電性能的影響。結(jié)果表明：錫離子

5、摻雜促進(jìn)了TiO<,2>納米顆粒銳鈦礦相向金紅石相的相轉(zhuǎn)化，并且錫離子顯著提高了TiO<,2>納米顆粒表面光電壓，3mol﹪為最佳摻雜濃度。 3．利用溶膠-凝膠法制備了1mol﹪、3mol﹪、5mol﹪Ag摻雜的TiO<,2>納米顆粒，主要利用XRD、SPS(表面光電壓譜)等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行表征。主要研究了Ag摻雜對(duì)TiO<,2>納米顆粒表面光電性能的影響。結(jié)果表明：Ag摻雜促進(jìn)了TiO<,2>納米顆粒銳鈦礦相向金紅石相的相轉(zhuǎn)

6、化，600℃、700℃退火溫度下3mol﹪Ag摻雜提高了TiO<,2>納米顆粒表面光電壓。 4．利用溶膠-凝膠法制備了摻Li量0.5mol﹪、1mol﹪、2mol﹪、5mol﹪的TiO<,2>納米顆粒，主要利用XRD、SPS(表面光電壓譜)等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行表征。主要研究了Li<'+>摻雜對(duì)TiO<,2>納米顆粒表面光電性能的影響。結(jié)果表明：Li<'+>摻雜顯著提高了TiO<,2>納米顆粒表面光電壓，2mol﹪為最佳摻雜濃度。