銳鈦礦型二氧化鈦(001)表面光催化的研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)的光催化特性近年來備受關(guān)注，但目前的研究多集中在TiO2的金紅石相，尤其是(110)表面，而對于理論活性更高的銳鈦礦型TiO2(001)表面則鮮有報(bào)道。本文采用自行搭建的基于高靈敏度質(zhì)譜儀的程序升溫脫附譜(temperature programmed desorption，TPD)，利用脈沖激光沉積(pulsed laser deposition，PLD)手段制備出高質(zhì)量的銳鈦礦型TiO2(001)單晶薄膜，研究了甲

2、醛，甲醇等小分子在銳鈦礦型TiO2(001)表面的熱分解以及光催化分解行為。
　　第1章概述了TPD的基本原理，研究方法以及能得到的表面基本信息如脫附活化能等。介紹了本文所用的質(zhì)譜基本構(gòu)造以及根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)要求對儀器加裝的一些改進(jìn)。并對二氧化鈦光催化機(jī)理及相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行了簡要概括，如TiO2基本結(jié)構(gòu)，光生載流子遷移過程等。最后描述了本文的樣品制備方法。
　　第2章主要描述甲醛(CH2O)在銳鈦礦型TiO2(001)的還原表面

3、的熱分解和光催化分解行為。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，甲醛在該表面化學(xué)脫附峰值溫度在200K，無光照時(shí)在缺陷位熱反應(yīng)生成乙烯(C2H4)，脫附溫度為560K。經(jīng)過紫外光照后，甲醛一方面光致脫附，另一方面被光催化生成C2H4，甲酸(HCOOH)和甲醇(CH3OH)等。HCOOH在高溫分解產(chǎn)生一氧化碳(CO)于550K脫附。認(rèn)為，在光照過程中甲醛的C-H鍵被活化，生成中間產(chǎn)物HCO-以及H增原子，進(jìn)而生成C2H4，HCOOH和CH3OH。
　　第3章主