一維二氧化鈦的可控合成、表面修飾及光電性能研究.pdf

1、TiO2半導(dǎo)體納米材料由于具有優(yōu)異的光電特性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn)，引起了越來(lái)越多學(xué)者的廣泛的關(guān)注和研究。已有的研究證明其在光催化、太陽(yáng)能電池、氣體傳感等方面有良好的應(yīng)用前景。相對(duì)TiO2薄膜和納米顆粒，光生載流子在一維納米結(jié)構(gòu)中有更高的傳輸效率，使其在光電器件中有優(yōu)異的表現(xiàn)。但是由于TiO2本身的物性，實(shí)驗(yàn)中鮮有報(bào)道氣相法在相對(duì)低溫下(＜850℃)大量地合成高質(zhì)量的一維TiO2納米結(jié)構(gòu)。本文主要探索一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方法合成高質(zhì)量

2、一維二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)形貌可控性生長(zhǎng);在此基礎(chǔ)上對(duì)不同形貌的微觀結(jié)構(gòu)及其光電特性進(jìn)行探索性研究，主要結(jié)果如下:
　　 (1)低溫下(680℃)通過(guò)直接加熱鈦片合成大量高質(zhì)量的TiO2納米線。納米線表面光滑，尺寸保持在60-90 nm，長(zhǎng)度介于50-100 um之間;XRD、單根納米線拉曼散射光譜和TEM證明了實(shí)驗(yàn)中所合成的納米線是高結(jié)晶度的純凈金紅石相。納米線的生長(zhǎng)機(jī)理更有可能是VLS（氣—液—固）形式，Pd顆粒不僅作為納

3、米線生長(zhǎng)的催化劑，而且能構(gòu)有效地降低TiO2納米線的生長(zhǎng)溫度。
　　 (2)成功制備了不同形貌的TiO2納米材料。通過(guò)改變Pd催化劑的濃度和反應(yīng)溫度，首次實(shí)現(xiàn)了TiO2納米材料的可調(diào)性合成（線—帶狀—塔狀—顆粒）。結(jié)合近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡技術(shù)測(cè)量到單根納米帶的拉曼Mapping，Ti/O之間的化學(xué)計(jì)量比是Eg和A1g振動(dòng)模式變化的主要原因;這種測(cè)量手段也為研究光子與一維TiO2納米結(jié)構(gòu)的原子的相互作用和聲子在一維結(jié)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)提供了途徑。

4、
　　 (3)基于所合成的TiO2納米線，采用化學(xué)浴沉積法(CBD)成功制備了CdS殼層的厚度(30-60 nm)可調(diào)的一維TiO2@CdS核殼結(jié)構(gòu)。不同包覆層厚度的一維TiO2@CdS核殼結(jié)構(gòu)拉曼光譜研究發(fā)現(xiàn)TiO2/CdS界面的光生電荷轉(zhuǎn)移對(duì)CdS和TiO2拉曼響應(yīng)均有增強(qiáng)效應(yīng)。結(jié)合表面光電壓譜研究發(fā)現(xiàn)表面包覆層的厚度對(duì)TiO2/CdS界面光生電荷轉(zhuǎn)移有顯著的影響。表面CdS包覆層厚度對(duì)拉曼和表面光伏響應(yīng)影響的研究表明電子在