陽極氧化法制備納米二氧化鈦陣列管畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 畢業(yè)論文陽極氧化法制備納米二氧化鈦陣列管陽極氧化法制備納米二氧化鈦陣列管摘 要二氧化鈦納米管陣列(TiO2NTs)作為光催化材料受到了廣泛的關(guān)注，因?yàn)槠涮厥獾墓軤罱Y(jié)構(gòu)和大的比表面積，能夠提供更多的反應(yīng)活性位和電荷遷移和轉(zhuǎn)換的通道，使得光催化效果顯著提高。然而由于TiO2吸收光譜較窄、太陽能利用率低、電子與空穴復(fù)合幾率高等降低了其實(shí)用價值。目前解決這一問題的主要方法是對TiO2NTs摻雜和表面修飾，將光催化和電化學(xué)技術(shù)相結(jié)合，采用光電催化技術(shù)使其性能得以充分發(fā)揮。基于此，本文致力于TiO2納米管陣列的制備與表面修飾改性，以期得到可見光響應(yīng)的半導(dǎo)體材料,研究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下：首先，以陽極氧化法制備TiO2NTs，通過控制工藝條件，如氧化電壓、生長時間和煅燒溫度等對TiO2NTs結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，并討論其表面結(jié)構(gòu)、管長和結(jié)晶狀況對TiO2NTs光電催化的性能影響。結(jié)果表明電化學(xué)陽極氧化法制得的TiO2納米管陣列膜具有優(yōu)異的光電催化性能，大的比表面積和適度的管長以及高度結(jié)晶的銳鈦礦相是影響催化活性的三個重要因素。其次，在陽極氧化液中加入適量檸檬酸對TiO2NTs摻雜，在最佳制備條件下制備TiO2NTs，將光催化和電化學(xué)技術(shù)相結(jié)合,采用光電催化技術(shù)使其性能得以提升。關(guān)鍵詞：納米TiO2陣列管；陽極氧化法；光電催化；摻雜Anodic oxidation of nano titanium dioxide prepared by the arrayAbstract In recent years, aligned TiO2 nanotube arrays (TiO2NTs) have generated considerable scientific interest owing to their remarkable properties, such as a large internal surface area and the special nanotubular structures, which provide lots of reaction active sites and excellent electron percolation pathways for vectorial charge transfer between interfaces. However, the practical application of pure TiO2NTs is limited by its large band gap ( eV for anatase) and a fast rebination rate of photogenerated electronhole pairs. Many routes have been explored to overe such an impediment, such as ion doping, noble metal deposition and narrow bandgap semiconductors coupling. Recently, photoelectrocatalysis was proved as a feasible route to solving the tough problem of the rebination of photogenerated electronhole pairs. The research is dedicated to preparing TiO2NTs by anodic oxidation method, then modifying its surface with uniformly dispersed noble metals and semiconductor using various appropriate methods.First of all, TiO2NTs, prepared by anodic oxidation method by controlling the process conditions, such as oxidation voltage, the growth time and calcination temperature to adjust and control structure of TiO2NTs, and discuss its surface structure, length and crystallization of TiO2NTs photoelectric catalysis performance impact. Results showed that the electrochemical anodic oxidation method, TiO2 nanotube array film with excellent photoelectric catalytic properties, large specific surface area and moderate length and height of crystallization of anatase phase are the three important factors influencing the catalytic activity.Second, adding suitable amount of citric acid in the anodic oxidation liquid of TiO2NTs doping, under the condition of the best preparation for the preparation of TiO2NTs, bining light catalytic and electrochemical technology, adopting photoelectric catalysis technology makes its performance was improved. Results show that when join citric acid concentration is TiO2 nanotube array photoelectric best catalytic effect.Key words: TiO2 nanotube arrays。 anodization。 photoelectrocatalysis。dopin目錄摘 要 IAbstract II目錄 III第一章 緒論 1 研究背景 1 納米TiO2陣列管制備的發(fā)展概況 2 常見納米TiO2陣列管的制備方法 3 模板法 3 3 水熱法 3 4 陽極氧化法 4 5 5 X射線粉末衍射 5 6 6 6 6 7 7 7 7 8第二章 實(shí)驗(yàn)部分 10 10 10 10 11 12 13第三章 結(jié)果與討論 14 14 14 16 19 19（一水）摻入濃度的討論 23 27第四章 結(jié)論與展望 32 結(jié)論 32 展望 32致謝 33參考文獻(xiàn) 34第1章 緒論 研究背景“納米”是一個尺度的度量[1]，納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（1100nm）或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10~100個原子緊密排列在一起的尺度。由于納米材料尺寸微細(xì)化這種特點(diǎn)，使納米材料具有較好的物理化學(xué)性質(zhì)，因此在人們的日常生活中應(yīng)用廣泛，比如作為太陽能電池、敏感材料、磁性材料、光學(xué)材料、抗菌材料、催化劑材料、傳感器材料、醫(yī)學(xué)及生物工程材料、空氣凈化器、污水處理器等眾多領(lǐng)域具有特別重要的應(yīng)用價值和廣闊的發(fā)展前景。在高速發(fā)展的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)和國防等的發(fā)展必然對材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸?shù)葘Σ牧系某叽缫笤絹碓叫。缓娇蘸教臁⑿滦蛙娛卵b備及先進(jìn)制造技術(shù)等對材料性能要求越來越高。新材料的創(chuàng)新，以及在此基礎(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)。新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來10年對社會發(fā)展、經(jīng)濟(jì)振興、國力增強(qiáng)最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，納米材料將是起重要作用的關(guān)鍵材料之一。納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對未來經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應(yīng)用的重要組成部分。正像美國科學(xué)家估計的“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質(zhì)很可能給予各個領(lǐng)域帶來一場革命”。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將對如何調(diào)整國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設(shè)計新產(chǎn)品、形成新的產(chǎn)業(yè)及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入高科技含量提供新的機(jī)遇。研究納米材料和納米結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)意義在于它開辟了人們認(rèn)識自然的新層次，是知識創(chuàng)新的源泉。由于納米結(jié)構(gòu)單元的尺度（1～100μm）與物質(zhì)中的許多特征長度，如電子的德布洛意波長、超導(dǎo)相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當(dāng)，從而導(dǎo)致納米材料和納米結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)特性既不同于微觀的原子、分子，也不同于宏觀物體，從而把人們探索自然、創(chuàng)造知識的能力延伸到介于宏觀和微觀物體之間的中間領(lǐng)域。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究內(nèi)涵。二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N無機(jī)光敏半導(dǎo)體材料，在眾多過渡金屬氧化物中，因其具有無毒害、成本低、易制備、無污染、化學(xué)穩(wěn)定性好、物理性能等優(yōu)點(diǎn)逐漸受到越來越多的研究者的青睞，近年，各種TiO2材料相繼問世，如納米線、納米管、納米棒、納米帶等。與其它納米結(jié)構(gòu)相比，一維TiO2納米管具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、