2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,環(huán)境污染和能源危機(jī)日益嚴(yán)重,需要尋求高效低耗能的功能材料來(lái)解決這兩大問(wèn)題。TiO2半導(dǎo)體作為一種高效、無(wú)毒的光催化劑,具有穩(wěn)定的化學(xué)性能、良好的電子接收及傳導(dǎo)性能和優(yōu)良的生物相容性,在有效獲得太陽(yáng)能和控制環(huán)境污染方面具有非常廣泛應(yīng)用前景。但是,TiO2是一種寬禁帶半導(dǎo)體,其銳鈦礦晶型的禁帶寬度為3.2eV,能吸收波長(zhǎng)小于等于387nm的紫外光,僅占到達(dá)地面太陽(yáng)光能量的4%,太陽(yáng)光的利用率極低;同時(shí)光生電子-空穴對(duì)容

2、易復(fù)合,量子產(chǎn)率低,導(dǎo)致光催化活性降低。
   本文通過(guò)制備TiO2納米管陣列并與窄帶半導(dǎo)體耦合形成異質(zhì)結(jié)來(lái)解決TiO2半導(dǎo)體光催化劑對(duì)太陽(yáng)能利用率低和光生電子-空穴對(duì)復(fù)合率高的問(wèn)題。一方面能增大TiO2的比表面積,利于形成更多的異質(zhì)結(jié);另一方面TiO2與窄帶半導(dǎo)體耦合,既能使光響應(yīng)范圍拓展到可見(jiàn)光區(qū)域,又能快速轉(zhuǎn)移光生電子,抑制光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合,從而提高其光催化活性。
   本文首先通過(guò)陽(yáng)極氧化法制備TiO2納米

3、管陣列,然后采用電化學(xué)-循環(huán)伏安法在TiO2納米管陣列上沉積CdSe納米顆粒,制備出CdSe-TiO2納米管陣列復(fù)合薄膜。通過(guò)X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡等表征手段和漫反射紫外-可見(jiàn)光吸收性能測(cè)試、光電流性能測(cè)試等測(cè)試方法研究了在CdSe-TiO2納米管陣列復(fù)合薄膜制備過(guò)程中電解液濃度、pH值和熱處理溫度等參數(shù)對(duì)CdSe-TiO2納米管陣列復(fù)合薄膜的物相、形貌、光吸收性能以及光電性能的影響。
   XRD和SEM結(jié)果表明:通過(guò)陽(yáng)

4、極氧化法在鈦基底上成功制備了管徑為100 nm,管長(zhǎng)為800 nm,管壁薄且均勻的銳鈦礦TiO2納米管陣列;通過(guò)循環(huán)伏安法在TiO2納米管管內(nèi)和管口均勻沉積了20 nm的立方相CdSe納米顆粒且與TiO2納米管充分接觸。
   漫反射紫外-可見(jiàn)吸收光譜測(cè)試表明:在模擬可見(jiàn)光照射下,所制備的CdSe-TiO2納米管陣列薄膜比TiO2納米管陣列薄膜具有顯著增強(qiáng)的光吸收性能,使復(fù)合薄膜的光譜響應(yīng)范圍擴(kuò)寬到整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)域(400 nm-

5、800 nm)。不同參數(shù)下制備的CdSe-TiO2納米管陣列復(fù)合薄膜的光吸收性能不同,當(dāng)電解液中SeO2為4mmol/L,pH值為3時(shí)制備的CdSe-TiO2納米管陣列復(fù)合薄膜經(jīng)350℃熱處理后的光吸收性能最好。
   光電性能測(cè)試表明:沉積了CdSe納米顆粒的TiO2納米管薄膜在可見(jiàn)光照射下產(chǎn)生了明顯增強(qiáng)的光電流密度。當(dāng)電解液中SeO2濃度為4 mmol/L,pH值為3時(shí)制備的CdSe-TiO2納米管陣列復(fù)合薄膜在350℃熱處

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