鈦基納米材料制備及其發(fā)光等性能的研究.pdf

1、納米材料由于其尺寸效應(yīng)引起的特殊性質(zhì)，而被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、發(fā)光、化學(xué)化工、傳感器等各領(lǐng)域，是目前國際上的研究熱點。鈦基納米材料作為納米家族重要的組成部分，受到研究工作者的廣泛關(guān)注。其中具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈦酸鈣納米材料以及二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)均是鈦基納米材料的典型代表。因此，對這兩類材料的制備方法以及光電性能進行研究有利于人們更好的將鈦基納米材料應(yīng)用于光電以及光催化領(lǐng)域。本論文的研究工作主要分為以下幾個方面：
　　 (一)Eu摻雜Ca

2、TiO3納米粉末的制備以及發(fā)光性質(zhì)研究
　　 采用溶膠-凝膠法制備了Eu3+摻雜的CaTiO3(CTO)納米顆粒，并詳細討論了Eu離子摻雜對樣品結(jié)構(gòu)、發(fā)光性質(zhì)以及光催化性能的影響。在本論文中，我們制備了三種摻雜位置不同的樣品，分別是：A位，B位和AB位摻雜。研究結(jié)果表明Eu離子的摻雜并沒有明顯改變CaTiO3納米顆粒的結(jié)構(gòu)，但是樣品的能帶都相應(yīng)的增大了，并且Eu離子的引入使得CaTiO3具有了發(fā)光特性。不同摻雜位置的發(fā)光性能規(guī)律

3、為：CTO-B>CTO-AB>CTO-A，從這個規(guī)律中可以看到B為摻雜的發(fā)光性能最好。進一步對樣品進行了光催化性能的研究，我們發(fā)現(xiàn)樣品光催化分解染料的能力滿足的規(guī)律是：CTO-B　　 (二)TiO2納米管的制備及其光電流性質(zhì)研究
　　 以乙二醇為溶劑利用陽極氧化法制備出大面積有序的TiO2納米

4、管結(jié)構(gòu)。對納米管的形貌進行了詳細的表征，并對1次腐蝕2小時，超聲10分鐘后退火的樣品進行了結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)的研究。研究發(fā)現(xiàn)陽極氧化后的樣品表面均勻覆蓋了一層納米管，管長3.5微米左右，管徑和管壁厚度分別為40nm和5nm左右，退火后的樣品表面無明顯變化，且結(jié)晶為銳鈦礦相，無其他雜相，對應(yīng)的IPCE數(shù)值達到了9％左右，I-T曲線顯示光照條件下樣品獲得的電流密度在0.45×10-2mA/cm2左右，并在實驗關(guān)燈瞬間降到幾乎為0，表現(xiàn)出良好的光

5、電性質(zhì)。除此以外，我們經(jīng)過兩次腐蝕，發(fā)現(xiàn)在納米管的結(jié)構(gòu)上覆蓋了一層納米環(huán)，形成了環(huán)與管的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
　　 (三)基于TiO2納米管的CaTiO3納米結(jié)構(gòu)的制備
　　 在上述制備了TiO2納米管的基礎(chǔ)上，利用低溫合成中最常用方法-水熱法制備形貌可控的CaTiO3納米結(jié)構(gòu)。
　　 研究發(fā)現(xiàn)隨著加入KOH量的逐漸增大，銳鈦礦相的TiO2納米管變?yōu)樾狈骄郈aTiO3納米結(jié)構(gòu)，且當(dāng)KOH的量剛好與CaCl2完全反應(yīng)時，樣