研究阳极S/N共掺杂TiO_2纳米管阵列制备及其性能

论文导读：-523.5实验误差浅析52-533.6小结53-54第四章N掺杂TiO_2纳米管阵列54-634.1N掺杂TiO_2纳米管阵列的制备54-554.2表征与浅析55-594.2.1N掺杂对TiO_2纳米管阵列表面形貌影响554.2.2N掺杂对纳米管物相影响55-574.2.3N掺杂样品的XPS表征和浅析57-594.3N掺杂TiO_2纳米管阵列的光催化性能探讨59-614.3.1TiO_2
摘要：二氧化钛因其独特的气敏传感和光电转换特性，成为气体检测和光催化领域的重要功能材料。但由于禁带宽度较宽、制备和结晶历程中易出现高活性点缺陷以及TiO_2粉体易造成二次污染等因素的影响，TiO_2的实际运用受到了极大的制约。由此，对TiO_2阵列薄膜制备技术和性能改善的探讨具有重大的科学作用和实际运用价值。本论文在氟化铵、水和乙二醇的有机电解液系统中，阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列薄膜，采取扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等策略对所制得样品进行表征和浅析，探讨了不同实验参数(实验电压、电解液浓度)对TiO_2纳米管表面形貌和尺寸的影响；同时通过氨气气氛退火热处理和硫脲溶液浸渍进行TiO_2纳米管阵列薄膜的N元素掺杂和S/N元素共掺杂改性，探讨了掺杂元素在TiO_2中的掺杂机制和掺杂处理对TiO_2纳米管形貌、晶型以及气敏、光催化性能的影响。结果表明：(1)TiO_2纳米管阵列均匀的分布在钛片基底上，管径120~190nm，管长约40μm。(2)纳米管的尺寸参数随电压和电解液浓度变化呈现出一定的规律性，通过制约不同的实验参数可实现纳米管的可制约备。(3)实现了S元素和N元素在TiO_2纳米管晶格中的共掺杂，替位掺杂和间隙掺杂为主要掺杂态。(4)非金属元素掺杂推动了低温下TiO_2由锐钛矿结构向金红石结构转变，同时，掺杂处理没有破坏TiO_2纳米管阵列的表面形貌和微观结构。(5)掺杂处理后，样品的光催化性能有较大提升，具有显著的可见光响应。关键词：阳极氧化论文TiO_2纳米管阵列论文S/N论文共掺杂论文光催化论文气敏论文
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ABSTRACT6-7
致谢7-13
第一章 绪论13-38

1.1 半导体纳米材料概述13-16

1.1 纳米材料13-14

1.2 半导体纳米材料14-16

1.2 TiO_2纳米材料概述16-18

1.2.1 二氧化钛介绍16-18

1.2.2 TiO_2纳米管阵列材料18

1.3 TiO_2纳米管阵列的运用18-23

1.4 国内外探讨近况及前景23-36

1.4.1 TiO_2纳米管阵列制备策略概述23-25

1.4.2 阳极氧化法制备 TiO_2纳米管阵列25-31

1.4.3 TiO_2纳米管阵列的掺杂改性31-36

1.5 本课题探讨内容及作用36-38

1.5.1 探讨内容36

1.5.2 探讨作用36-38

第二章 实验材料和策略38-42

2.1 实验材料和仪器设备38-39

2.2 实验反应溶液配制及原料预处理39-40

2.3 实验材料和仪器设备40

2.3.1 实验原料40

2.3.2 实验设备40

2.4 实验反应溶液配制及原料预处理40-41

2.4.1 实验溶液配制流程40-41

2.4.2 钛片预处理41

2.5 样品性能测试和表征手段41-42

第三章 TiO_2纳米管阵列制备42-54

3.1 阳极氧化法制备 TiO_2纳米管阵列42-43

3.

1.1 不同电解液浓度 TiO_2纳米管阵列制备42-43

3.

1.2 不同电压条件 TiO_2纳米管阵列制备43

3.2 电解液浓度对纳米管形貌的影响43-48
3.

2.1 实验结果44-46

3.

2.2 实验结果浅析与讨论46-48

3.3 电压条件对 TiO_2纳米管形貌影响48-52

3.1 实验结果48-50

3.2 实验结果浅析与讨论50-52

3.5 实验误差浅析52-53

3.6 小结53-54

第四章 N 掺杂 TiO_2纳米管阵列54-63

4.1 N 掺杂 TiO_2纳米管阵列的制备54-55

4.2 表征与浅析55-59

4.

2.1 N 掺杂对 TiO_2纳米管阵列表面形貌影响55

4.

2.2 N 掺杂对纳米管物相影响55-57

4.

2.3 N 掺杂样品的 XPS 表征和浅析57-59

4.3 N 掺杂 TiO_2纳米管阵列的光催化性能探讨59-61
4.

3.1 TiO_2的光催化机理59

4.

3.2 N 掺杂 TiO_2纳米管阵列薄膜的光催化性能测试59-61

4.4 小结61-63
第五章 S/N 共掺杂 TiO_2纳米论文导读：9-746.1TiO_2的气敏传感机理696.2掺杂处理对TiO_2纳米管阵列薄膜的气敏性影响探讨69-736.3小结73-74第七章结论与展望74-767.1结论747.2展望74-76参考文献76-82攻读硕士学位期间发表的论文82-83上一页12
管63-69

5.1 S/N 共掺杂 TiO_2纳米管阵列制备63

5.2 表征与浅析63-67

5.

2.1 S/N 共掺杂对 TiO_2 纳米管阵列表面形貌影响63-64

5.

2.2 S/N 共掺杂对 TiO_2纳米管阵列物相影响64-65

5.

2.3 S/N 共掺杂样品的 XPS 表征和浅析65-67

5.3 S/N 共掺杂 TiO_2纳米管的光催化性能探讨67-68

5.4 小结68-69

第六章 TiO_2纳米管阵列薄膜的气敏性能探讨69-74

6.1 TiO_2的气敏传感机理69

6.2 掺杂处理对 TiO_2纳米管阵列薄膜的气敏性影响探讨69-73

6.3 小结73-74

第七章 结论与展望74-76

7.1 结论74

7.2 展望74-76

参考文献76-82
攻读硕士学位期间发表的论文82-83