CuS納米顆粒敏化的二氧化鈦納米管陣列的制備及其光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦納米管因其制備簡單、價(jià)格低廉、具有較高的比表面積等，在染料敏化太陽能電池、光解水制氫、紫外光探測(cè)器和光催化劑等方面有廣泛的應(yīng)用，但二氧化鈦是N型寬禁帶半導(dǎo)體材料，禁帶寬度達(dá)到3.2eV，僅可吸收約占太陽光5％的紫外光，對(duì)可見光幾乎無吸收，而且其在光照下產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)（electron-holepairs）極易復(fù)合，因而限制了其應(yīng)用范圍。用窄禁帶半導(dǎo)體，如:CdS、CdSe、CuS等對(duì)其修飾，寄希望顯著拓展其光吸收范圍到可見光

2、區(qū)且抑制光生電子空穴對(duì)的復(fù)合，故廣泛探討制備和應(yīng)用TiO2納米管(TNTAs)和其復(fù)合結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。本論文的主要內(nèi)容如下:
　　第一，利用簡單的陽極氧化法，在一定陽極氧化電壓下，于室溫下制備了結(jié)構(gòu)均一的二氧化鈦納米管陣列，并探討了陽極氧化時(shí)間、陽極氧化電壓、煅燒溫度，對(duì)二氧化鈦納米管的形貌和晶型的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，陽極氧化時(shí)間和陽極氧化電壓對(duì)產(chǎn)物的形貌有顯著影響，煅燒溫度對(duì)產(chǎn)物的晶型亦有顯著影響。此外也研究了二次陽極氧化對(duì)T

3、NTAs形貌的影響，最后探討了二氧化鈦納米管陣列的形成機(jī)理和光催化機(jī)理。
　　第二，在無毒的油酸/石蠟體系中，分別以廉價(jià)的CuO和S粉為Cu源和S源在120℃下制備了大小均一，單分散性較好的CuS納米顆粒(CuSNCs)。通過改變不同的Cu/S摩爾比和反應(yīng)時(shí)間，探討了其對(duì)CuSNCs形貌、晶相和光學(xué)性質(zhì)的影響;同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)不同的清洗溶劑對(duì)CuSNCs最終形貌有顯著影響;最后，我們也推測(cè)了在油酸/石蠟體系中制備單分散性CuSNCs

4、的形成機(jī)理。
　　第三，本章我們擬采用兩種不同的方法制備CuS敏化的二氧化鈦納米管陣列:一種是直接將在第二章中已制備的CuSNCs超聲沉積到二氧化鈦納米管陣列上;另一種將二氧化鈦納米管陣列浸入到Cu源和S源的混合溶液中，于干燥箱中100℃下水熱反應(yīng)10h后即可制備CuS敏化的二氧化鈦納米管陣列，探討了敏化時(shí)間對(duì)樣品形貌、晶型和光學(xué)性質(zhì)的影響。UV測(cè)試表明復(fù)合材料能增強(qiáng)其對(duì)可見光的吸收。最后，與未敏化的二氧化鈦納米管陣列相比，其羅丹