基于Ti基底上TiO2纳米管阵列的生长及性能研究-物理化学专业论文.docxVIP

嬲㈣{g 嬲㈣{g The Research on Growth and Performance of Ti02 nanotube arrays based on Ti by Dang Mingming B．S．(Hunan Agricultural University)2008 A thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree of Master of Science ln Chemical and Biologial Engineering Changsha University of ScienceTechnology Supervisor Professor Zhou Yi May,2010 -■-。———— -■-。———— 长沙理工大学 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名： 压从铌 日期m J／年堋夕日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中 国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。 本学位论文属于 1、必威体育官网网址口，在 年解密后适用本授权书。 2、不必威体育官网网址团。 (请在以上相应方框内打“√”) 作者签名：庇么应么 0 r ，1 日 期 年 月c}／El | 导师签名： 日 期 a 年 y 月27日 圳丫“，f 摘 摘 要 本文采用阳极氧化法在含有NH4F和H20的新型乙二醇有机电解液体系中， 制备高长径比的Ti02纳米管阵列。这种黏性电解液体系使得氧化电压范围拓宽 为15-45V，制得的纳米管管长在几微米左右，管径大小在70．1 00nm之间，管壁 厚在l O．1 5nm之间。而且未经热处理的Ti02纳米管是无定形的，当热处理温度 为6000C时，Ti02纳米管阵列主要以金红石型存在。并将其应用于染料敏化太 阳能电池(DSSCs)中，通过测试卜矿曲线研究高长径比Ti02纳米管阵列薄膜电极 的光电性能。结果表明，随着氧化电压的增大，其制备的纳米管阵列的长径比增 大，比表面积也随之增大，导致其短路电流密度(Jsc)和开路电压(％c)随之增大。 当45V氧化电压条件下氧化10h后，Ti02纳米管阵列薄膜电极的^c和％c分别 为4．9mA／cm2和0．47V，且FF达到0．59，光电转换效率i／达1．36％。 以NH4N03为氮的掺杂源，对Ti02纳米管进行了掺杂改性研究。在O．07M HF 和不同浓度NH4N03的电解液体系中采用一步阳极氧化法制备N掺杂Ti02纳米 管阵列薄膜。结果表明：N元素可成功的掺杂到Ti02纳米管中；当热处理温度 为500℃时，N掺杂Ti02样品以锐钛矿型存在；掺杂N时氧化电压在15V-20V 之间，氧化时间在2h．4h之间较为合适，在该条件下制备的Ti02纳米管阵列形 貌优良；相比于未掺杂Ti02样品，N掺杂Ti02样品发生了红移，在可见光范围 内光吸收强度增强。同时，以甲基橙溶液为目标降解物，氙灯为光源，研究N 掺杂Ti02样品对甲基橙的光催化活性。结果表明：在可见光照射下对甲基橙进 行光催化反应150min后，N掺杂Ti02样品的光催化性能均好于未掺杂Ti02样 品的，且当在含有1．0M NH4N03的O．07M HF电解液体系中制备的N掺杂Ti02 样品对甲基橙的降解率高达8l％。 关键词：Ti02纳米管阵列；制备；N掺杂改性；光电性能；光催化性能 ABSTRACTIn ABSTRACT In this paper，Ti02 nanotube arrays were fabricated by anodization of Ti foils in an ethylene glycol electrolyte containing O．25％NH4F and 1V％H20．A new fluorinated electrolyte system containing ethylene glycol has been developed to fabricate the Ti02