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《东北师范大学》 2011年
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二氧化钛/金属硫化物、二氧化钛/贵金属复合纳米纤维的制备及光催化性质研究

苏春彦  
【摘要】:TiO_2作为一种无机氧化物半导体,因其具有较高的物理化学稳定性,耐光腐蚀,无毒而且价廉易得等特性,尤为引人注目。然而TiO_2自身又存在着一定的缺陷,其一,作为宽带隙半导体(锐钛矿相,Eg = 3.2eV),仅可以为波长380nm以下的紫外光所激发,所以较低的太阳光能利用率在一定程度上限制了它的应用范围。其二,TiO_2半导体表面上光生电子空穴较高的复合机率成为限制其光催化作用的另一个因素。在此,我们采取了新颖、实用的方法通过对TiO_2表面进行修饰,制备了异质结构的TiO_2/Ag、TiO_2/CdS和TiO_2/PbS等纳米复合材料,以期达到延长光生电子-空穴对的寿命同时提高TiO_2可见光响应的目的。 利用静电纺丝技术和溶剂热方法成功地制备了异质结构TiO_2/Ag复合纳米材料。在溶剂热反应过程中,通过调控反应时间,在纳米纤维上分别构造了不同形貌和尺寸大小的Ag纳米结构。在TiO_2/Ag复合体系中,Ag的表面等离子效应增加了复合体系对可见光的吸收能力,提高了TiO_2的可见光催化效率。在可见光照射下,比较了异质结构TiO_2/Ag和纯纳米纤维降解罗丹明B的光催化活性。还讨论了TiO_2/Ag复合纳米纤维的光催化机理及重复利用性问题。 结合静电纺丝技术和水热合成方法成功地制备了异质结构TiO_2/CdS复合纳米纤维。在此水热反应体系中,半胱氨酸既作硫化剂又起螯合剂的作用。通过调控水热反应中反应物的浓度,从而控制了生长于TiO_2纳米纤维上的CdS纳米粒子的尺寸大小及覆盖度。TiO_2/CdS复合体系中,由于CdS纳米粒子的敏化作用,拓宽了TiO_2的光响应范围,有效地抑制了载流子的复合,提高了TiO_2的可见光催化效率。另外通过可见光照射,比较了异质结构TiO_2/CdS和纯纳米纤维降光催化性能。最后,还研究讨论了TiO_2/CdS复合纳米纤维的光催化机理。 利用上面所提及方法又成功地合成了异质结构TiO_2/PbS复合纳米纤维,其是由次级结构PbS纳米晶体附着在TiO_2纳米纤维基质所构成的纳米复合材料。通过改变反应体系中的溶剂,分别选取水和乙酰丙酮作溶剂,在TiO_2纳米纤维上构造了形状各异的PbS纳米结构。同时,提出了有关TiO_2/PbS异质结构的形成机理。该异质结构有望应用于太阳能电池、光电器件和光催化领域。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.1

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【参考文献】
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