有序TiO<,2>薄膜材料制备及沉积CdS的研究
有序纳米介孔材料具有规则连续可调的纳米级孔道结构，具有量子限制效应，小尺寸效应，表面效应，宏观量子隧道效应，以及介电限域效应，在石油化工、生物催化、光催化、环境保护、医药分离、微型电磁装置、光致发光材料、电极材料、信息储存等领域存在诱人的应用前景，引起国际物理学、化学及材料学界的高度关注，成为跨学科的研究热点之一。对于介孔材料，目前的发展主要集中在介孔材料的制备、功能化及其应用方面。其中有序的TiO2介孔材料为在其孔道内负荷半导体，功能染料、贵金属、碳纳米管等异质组分以提高介孔TiO2在光催化、亲水性等领域的效率提供了理想的宿主材料。
本文采用溶剂蒸发诱导自组装法，在不同条件下分别制备了蠕虫状介孔TiO2和粒子规整排列的纳米TiO2薄膜和粉体材料。利用TG—DSC、XRD、FT—IR、Raman、AFM、SEM、TEM等测试技术对所制备的样品进行了表征，发现蠕虫状介孔TiOz经350℃焙烧后，模板被完全去除，而且为有序的蠕虫状介孔结构，晶相为锐钛矿；而粒子规整排列的纳米TiO2经400℃焙烧后为粒子均匀排列的球状结构，晶相为锐钛矿。对不同焙烧温度的样品进行光催化降解罗丹明B的性能研究，发现400℃焙烧的蠕虫状介孔TiO2和500℃焙烧的粒子规整排列的纳米TiO2具有最高的光催化活性。通过测量不同焙烧温度下TiO2薄膜的接触角，发现蠕虫状介孔TiO2薄膜的亲水性优于粒子规整排列的纳米TiO2薄膜，这与介孔TiO2的多孔结构有关。经高压汞灯照射后二者亲水性均有显著提高，蠕虫状介孔TiO2具有多孔结构和大的比表面积，经紫外光照射后产生了光诱导超亲水性。在蠕虫状介孔TiO2薄膜电极上利用电沉积法沉积了CdS，通过测定ITO/TiO2/CdS复合薄膜的光电流响应谱，判定CdS被沉积在了介孔TiO2孔道及其表面上，而且其光电响应范围被拓宽至可见光区，光电流显著增强。通过测定薄膜的吸收光谱，发现ITO/TiO2/CdS复合薄膜的吸收强度大大增加，且吸收显著红移，由此判定形成了TiO2-CdS异质结，从而使可激发光波长拓展到可见光部分，提高了对太阳光的利用率。
有序纳米介孔材料;TiO2薄膜材料;沉积CdS;溶剂蒸发;自组装法;光催化活性
哈尔滨工程大学
博士
材料学
张密林
2007
中文
TN304.21;O614.411
126
2009-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）