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)表面則鮮有報道。本文采用自行搭建的基于高靈敏度質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譜基本構造以及根據不同實驗要求對儀器加裝的一些改進。并對二氧化鈦光催化機理及相關研究進展進行了簡要概括，如TiO2基本結構，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。實驗發(fā)現，甲醛在該表面化學脫附峰值溫度在200K，無光照時在缺陷位熱反應生成乙烯(C2H4)，脫附溫度為560K。經過紫外光照后，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在高溫分解產生一氧化碳(CO)于550K脫附。認為，在光照過程中甲醛的C-H鍵被活化，生成中間產物HCO-以及H增原子，進而生成C2H4，HCOOH和CH3OH。
　　第3章主