本文選題：鈦氧簇合物　切入點(diǎn)：摻雜　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：二氧化鈦是最重要的半導(dǎo)體材料之一,且應(yīng)用廣泛。然而帶隙較寬、只能吸收紫外光這一性質(zhì)限制了其對(duì)太陽(yáng)光的利用效率,為此科學(xué)家們圍繞通過(guò)金屬或非金屬摻雜來(lái)改善其光吸收和光催化性質(zhì)做了大量工作。另一方面,在染料敏化太陽(yáng)能電池中,染料配體到二氧化鈦的光致界面電荷轉(zhuǎn)移是制約太陽(yáng)光量子效率的關(guān)鍵步驟,因此界面結(jié)構(gòu)和光致界面電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)之間的構(gòu)—效關(guān)系是該領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。由于二氧化鈦的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,存在大量缺陷和表面活性位點(diǎn),摻雜離子和配體在二氧化鈦體相或表面的化學(xué)環(huán)境(結(jié)構(gòu))很難精確獲得,從而導(dǎo)致構(gòu)—效關(guān)系難于建立。鈦氧簇合物被認(rèn)為是分子型的鈦氧化物,且其晶體結(jié)構(gòu)能夠準(zhǔn)確表征。因此,合成鈦氧簇合物、表征其單晶結(jié)構(gòu)、并研究其光吸收和光催化性質(zhì),對(duì)于深入理解二氧化鈦的結(jié)構(gòu)與光吸收、光催化性質(zhì)之間的構(gòu)—效關(guān)系具有重要的參考價(jià)值。本論文中針對(duì)以上問(wèn)題,合成了一系列金屬摻雜和表面配體功能化的鈦氧簇合物,表征了晶體結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上研究了元素?fù)诫s和表面修飾對(duì)鈦氧簇合物性質(zhì)的影響。論文內(nèi)容分為以下三個(gè)部分:第一部分,對(duì)二氧化鈦的合成方法、表面修飾對(duì)于二氧化鈦性質(zhì)的影響、以及金屬氧簇合物的種類和合成方法進(jìn)行了綜述;對(duì)文獻(xiàn)中鈦氧簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了總結(jié);最后,對(duì)本論文選題的科學(xué)意義及思路進(jìn)行了闡述。第二部分,制備了一系列同構(gòu)的、摻雜不同元素的鈦氧簇合物,并研究了金屬離子摻雜對(duì)于鈦氧簇合物光吸收和光催化性質(zhì)的影響。我們采用控制水解法,分別合成了過(guò)渡金屬、閉殼層金屬和鈦空位摻雜的鈦氧簇合物,并通過(guò)單晶X射線衍射準(zhǔn)確表征了其結(jié)構(gòu)。對(duì)其性質(zhì)的研究表明,Co和Ni的摻雜盡管能夠提高鈦氧簇合物對(duì)太陽(yáng)光的吸收,但是導(dǎo)致了鈦氧簇合物紫外光活性的明顯降低。與此同時(shí),引入鈦空位盡管不會(huì)提高鈦氧簇合物的光吸收性能,但能提高鈦氧簇合物對(duì)太陽(yáng)光的利用效率。本章對(duì)于高催化活性的二氧化鈦納米材料的合成具有一定指導(dǎo)意義。第三部分,制備了一系列表面鍵合鄰苯二酚類配體的鈦氧簇合物,并表征其結(jié)構(gòu)、光譜性質(zhì)、配體鍵合模式和光電性質(zhì)。我們采用溶劑熱和表面配體交換方法合成了含有不同鈦原子數(shù)的表面鄰苯二酚類配體功能化的鈦氧簇合物,并表征了其晶體結(jié)構(gòu)。對(duì)其性質(zhì)的研究表明,鄰苯二酚類配體在鈦氧簇合物表面存在多種鍵合模式,且鄰苯二酚類配體到鈦氧骨架的強(qiáng)烈電荷轉(zhuǎn)移能夠提高鈦氧簇合物的可見(jiàn)光吸收性質(zhì)。本章中對(duì)于單晶結(jié)構(gòu)和電荷轉(zhuǎn)移的研究,對(duì)于理解染料在二氧化鈦納米粒子表面的鍵合模式以及體系的界面電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程具有重要的參考價(jià)值。
[Abstract]:Titanium dioxide is one of the most important semiconductor materials, and it is widely used. However, the wide band gap limits its utilization efficiency of solar light because it can only absorb ultraviolet light. For this reason, scientists have done a lot of work on improving their photoabsorption and photocatalytic properties through metal or non-metallic doping. On the other hand, in dye sensitized solar cells, The photoinduced charge transfer between dye ligands and TIO _ 2 is a key step to restrict the quantum efficiency of solar light. Therefore, the structure-activity relationship between interface structure and photoinduced charge transfer kinetics is a key problem in this field. Due to the complex structure of titanium dioxide, there are a large number of defects and surface active sites. It is difficult to obtain the doping ions and ligands in the chemical environment (structure) of TIO _ 2 body or surface, which makes the structure-activity relationship difficult to establish. And the crystal structure can be accurately characterized. Therefore, the synthesis of titanium oxide cluster, characterization of its single crystal structure, and study of its photoabsorption and photocatalytic properties, for in-depth understanding of the structure and light absorption of titanium dioxide, The structure-activity relationship between photocatalytic properties has important reference value. In this paper, a series of metal-doped and functionalized titanium oxide clusters were synthesized, and the crystal structure was characterized. On this basis, the effects of element doping and surface modification on the properties of titanium oxide cluster were studied. The content of this paper is divided into three parts: the first part, the synthesis method of titanium dioxide, the effect of surface modification on the properties of titanium dioxide, and the effect of surface modification on the properties of titanium dioxide. The types and synthesis methods of the metal oxygen clusters are summarized. The structure and properties of titanium oxide clusters in the literature are summarized. Finally, the scientific significance and ideas of this thesis are described. A series of isomorphic titanium oxide clusters doped with different elements have been prepared, and the effects of metal ion doping on the photoabsorption and photocatalytic properties of titanium oxide clusters have been studied. The structure of titanium oxide cluster doped with closed shell metal and titanium vacancy has been accurately characterized by single crystal X-ray diffraction. The results show that the doping of Co and Ni can improve the absorption of titanium oxide clusters to the sunlight. At the same time, the introduction of titanium vacancy does not improve the photoabsorption of the titanium oxide cluster, but it leads to a significant decrease in the UV photoactivity of the titanium oxide cluster, while the introduction of the titanium vacancy does not improve the photoabsorption of the titanium oxide cluster. However, it can improve the utilization efficiency of titanium oxide clusters for sunlight. This chapter has certain guiding significance for the synthesis of titanium dioxide nanomaterials with high catalytic activity. A series of titanium oxide clusters with surface bonded catechol ligands were prepared, and their structures and spectral properties were characterized. Ligand bonding mode and optoelectronic properties. Surface catechol ligands with different number of titanium atoms were synthesized by solvothermal and surface ligand exchange. The crystal structure was characterized. The study of its properties showed that catechol ligands had many bonding modes on the surface of titanium oxide clusters. And the strong charge transfer from catechol ligands to the titanium oxygen skeleton can improve the visible light absorption properties of titanium oxide clusters. It has important reference value for understanding the bonding mode of dyes on the surface of TiO2 nanoparticles and the interfacial charge transfer process of the system.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O641.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 白進(jìn)發(fā);再帕爾·阿不力孜;;電噴霧多級(jí)串聯(lián)質(zhì)譜法研究堿金屬硝酸鹽和亞硝酸鹽簇合物離子的裂解行為[J];分析化學(xué);2009年06期

2 王浩;溫玲玲;馬亞娟;胡秀娟;;酰基硫脲金屬簇合物的研究和發(fā)展概況[J];廣東化工;2012年06期

3 宋齡瑛，黃寧興;金屬簇合物的發(fā)展概況與研究趨勢(shì)[J];廣州師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1995年02期

4 蔡元壩，，陳紅兵，黃子祥，康北笙;立方烷型四核鉬簇合物和含吡咯啶二氨基甲酸二核鉬簇合物的質(zhì)譜研究[J];質(zhì)譜學(xué)報(bào);1996年01期

5 竇建民,胡春華,姚海軍,李雪,金若水,鄭培菊;簇外環(huán)化鎳十硼烷簇合物的合成與結(jié)構(gòu)研究[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2000年07期

6 韓瑞敏;含磷、硫橋基鐵羰基簇合物的結(jié)構(gòu)特征[J];內(nèi)蒙古石油化工;2000年02期

7 鄧良容;;含硫金屬簇合物的設(shè)計(jì)合成及其性能研究[J];中山大學(xué)研究生學(xué)刊(自然科學(xué)版);2000年02期

8 吳育飛,吳建軍,史平樂(lè),戚秀菊,閻江敏,董蘭;過(guò)渡金屬鹵化物和羧酸鹽簇合物的鍵價(jià)計(jì)算與分析[J];河北師范大學(xué)學(xué)報(bào);2001年04期

9 金成樹(shù);復(fù)雜結(jié)構(gòu)簇合物的新稠合規(guī)則[J];高師理科學(xué)刊;2002年04期

10 吉東生,劉樹(shù)堂,于世泳;合成簇合物的新方法——劈開(kāi)組合法[J];內(nèi)蒙古石油化工;2002年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陳蓮;江飛龍;林鄭忠;洪茂椿;;系列多核釩氧簇合物的合成和結(jié)構(gòu)研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十三屆金屬有機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要集[C];2004年

2 王泉明;;發(fā)光幣金屬簇合物[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第8分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

3 王云紅;韋聯(lián)強(qiáng);曾明華;;7+1共晶型鎳、鈷基簇合物的摻雜研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第8分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

4 代俊;曾明華;;“7+1”型八核鈷簇合物的合成、固-液結(jié)構(gòu)相關(guān)性研究[A];第六屆全國(guó)物理無(wú)機(jī)化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

5 張素云;徐斌;陳硯美;李亞紅;;一個(gè)新穎的六核錳簇合物的合成、結(jié)構(gòu)與磁性[A];中國(guó)晶體學(xué)會(huì)第四屆全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議學(xué)術(shù)論文摘要集[C];2008年

6 梁福沛;陳自盧;王修建;張中;王凱;鄒華紅;;順磁金屬離子簇合物的組裝及其磁性質(zhì)研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第13分會(huì)：晶體工程[C];2014年

7 孔祥建;龍臘生;鄭蘭蓀;;多核稀土簇合物的合成與性質(zhì)研究[A];中國(guó)晶體學(xué)會(huì)第五屆全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)大會(huì)（小分子分會(huì)場(chǎng)）論文摘要集[C];2012年

8 劉彩明;;多核錳簇合物:從磁性分子材料到多功能分子材料[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第08分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

9 鄭壽添;楊國(guó)昱;;一個(gè)新的砷釩簇合物的水熱合成及結(jié)構(gòu)表征[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十三屆金屬有機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要集[C];2004年

10 汪芳明;陳立莊;蘆昌盛;李一志;孟慶金;;微環(huán)境的改變對(duì)四核鎳簇合物的晶體結(jié)構(gòu)和磁性的影響[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第8分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 胡陽(yáng)陽(yáng);金屬—氧簇合物的合成、結(jié)構(gòu)與性能[D];吉林大學(xué);2016年

2 盛鴻婷;多核烷氧基稀土堿金屬簇合物的合成、結(jié)構(gòu)及其催化性能[D];蘇州大學(xué);2007年

3 戴立益;新型多元取代多金屬含氧簇合物的制備、表征及其離子液體化學(xué)行為[D];華東師范大學(xué);2003年

4 崔繼文;金屬—氧簇合物的合成、結(jié)構(gòu)與性能[D];吉林大學(xué);2008年

5 馬登學(xué);硼（鋁）的疊氮簇合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的理論研究[D];南京理工大學(xué);2011年

6 盧玉坤;非經(jīng)典金屬—氧簇合物的合成、結(jié)構(gòu)與性能[D];吉林大學(xué);2009年

7 劉亞冰;非經(jīng)典鎢（鉬）—釩—氧簇合物的合成、結(jié)構(gòu)與性能[D];吉林大學(xué);2007年

8 余淑媛;納米多金屬含氧簇合物/多孔材料的組裝、表征及催化性能研究[D];華東師范大學(xué);2004年

9 肖利娜;金屬—氧簇合物的合成、結(jié)構(gòu)與性能研究[D];吉林大學(xué);2014年

10 段為杰;鉬（鎢）-（釩）-氧簇合物的合成、結(jié)構(gòu)與性能研究[D];吉林大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉婷;金屬團(tuán)簇化合物與吡嗪酸—鈷配合物的研究[D];天津理工大學(xué);2015年

2 王超;雜雙金屬硫系W/S/Cu簇合物的合成、結(jié)構(gòu)及光催化性能研究[D];江南大學(xué);2015年

3 殷靜雪;四硫富瓦烯羧酸修飾的鈦氧簇的合成及性質(zhì)研究[D];蘇州大學(xué);2015年

4 王勝;稀土摻雜鈦氧簇的合成與性質(zhì)研究[D];蘇州大學(xué);2015年

5 趙瑞霞;鐵雜環(huán)戊二烯羰基鐵簇合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2015年

6 郭雨

本文編號(hào)：1591837