發(fā)布時(shí)間：2017-08-12 14:00

  本文關(guān)鍵詞：二氧化鈦納米異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)便可控合成和性能研究

  更多相關(guān)文章： 二氧化鈦 異質(zhì)結(jié) 量子點(diǎn) 光催化 生物學(xué)性能

【摘要】：二氧化鈦(TiO_2)作為一種半導(dǎo)體材料以其低成本、耐腐蝕、良好的穩(wěn)定性以及獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)在眾多的半導(dǎo)體氧化物中脫穎而出,在催化、光電轉(zhuǎn)換、涂料、氣敏、藥物釋放等領(lǐng)域顯示出重要的應(yīng)用價(jià)值,成為研究熱點(diǎn)。但是TiO_2禁帶較寬,量子產(chǎn)率低,這些特性嚴(yán)重的阻礙了TiO_2進(jìn)一步的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)用不同能帶隙的半導(dǎo)體材料與TiO_2半導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是提高TiO_2光化學(xué)性能的重要手段,利用不同半導(dǎo)體復(fù)合TiO_2可提高其光生載流子的分離,拓展其光譜響應(yīng)的區(qū)域以達(dá)到提高催化劑活性,以及提高其利用太陽(yáng)能效率的目的。另一方面,對(duì)TiO_2的細(xì)胞毒性,即其生物相容性目前有不同的報(bào)道,這對(duì)納米TiO_2的工業(yè)化生產(chǎn)可能引起環(huán)境安全性存在疑慮,而且關(guān)于納米TiO_2異質(zhì)結(jié)的細(xì)胞毒性也鮮有報(bào)告。因此本論文基于最新的研究成果,首先合成了TiO_2量子點(diǎn),對(duì)其生物相容性進(jìn)行了評(píng)價(jià),接著通過(guò)簡(jiǎn)便的合成方法對(duì)TiO_2進(jìn)行多種金屬硫化物摻雜雜化,形成納米異質(zhì)結(jié)來(lái)達(dá)到修飾TiO_2的目的。對(duì)合成產(chǎn)物首先進(jìn)行X射線粉末衍射(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜分析(XPS)、N_2吸附-脫附、熱重-差熱分析(TG-DSC)、紫外可見(jiàn)吸收(Uv-vis)以及熒光等表征測(cè)試,并對(duì)它們進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用方面的性能測(cè)試。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)可控合成了銳鈦礦型TiO_2量子點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)表征和光催化性能及其生物學(xué)性能測(cè)試。首先采用溶膠-凝膠方法可控合成其前驅(qū)體,再利用程序升溫可控合成銳鈦礦型TiO_2量子點(diǎn)。結(jié)果顯示,其晶型為銳鈦礦型,粒子尺寸為8.7 nm左右,在紫外區(qū)對(duì)光有強(qiáng)吸收。同時(shí)也研究了其光催化性能和細(xì)胞毒性:TiO_2量子點(diǎn)對(duì)羅丹明B(RhB,10 mg/mL)90 min基本降解完全、對(duì)甲基橙(MO,10 mg/mL)50 min基本降解完全,對(duì)亞甲基藍(lán)(MB,20 mg/mL)80 min基本降解完全,且對(duì)人宮頸癌細(xì)胞(Hela)和肝細(xì)胞(3A)細(xì)胞具有較好的生物相容性。(2)可控合成了TiO_2-CdS異質(zhì)結(jié)并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)表征和光催化、生物學(xué)性能研究。首先采用溶膠-凝膠方法可控合成其前驅(qū)體,再利用程序升溫可控合成TiO_2-CdS復(fù)合物。結(jié)果顯示,TiO_2-CdS復(fù)合物中TiO_2為銳鈦礦型,CdS為硫鎘礦型,形貌為1μm左右的具有介孔結(jié)構(gòu)的微球,平均孔徑為12 nm,比表面積為60.79 m2/g,吸光區(qū)域由紫外區(qū)拓展到可見(jiàn)光區(qū),且吸光強(qiáng)度變大。同時(shí)也研究了其光催化性能和蛋白檢測(cè)性能。結(jié)果表明,對(duì)RhB具有很好的光催化作用,50 min RhB基本降解完全,相對(duì)于純TiO_2具有較好的光催化性能;MTT測(cè)試結(jié)果表明,合成的樣品具有很好的生物相容性,而且可以選擇性檢測(cè)胰蛋白酶(Trypsin)。(3)可控合成了TiO_2-Ag_2S異質(zhì)結(jié)并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)表征、光催化性能測(cè)試和生物學(xué)性能測(cè)試。首先采用溶膠-凝膠方法可控合成其前驅(qū)體,再利用程序升溫可控合成TiO_2-Ag_2S復(fù)合物。結(jié)果顯示,TiO_2-Ag_2S中TiO_2晶型為銳鈦礦型,Ag_2S屬于螺狀硫銀礦晶體,粒子尺寸為6 nm左右,吸光區(qū)域由紫外區(qū)拓展到可見(jiàn)光區(qū)。同時(shí)也研究了其光催化性能,100 min對(duì)Rh B基本降解完全,對(duì)剛果紅(CR,20 mg/mL)降解率達(dá)到90%,對(duì)MB降解率達(dá)到61%,表現(xiàn)出一定的光催化性能,同時(shí)MTT測(cè)試結(jié)果顯示具有生物相容性。(4)可控合成了TiO_2-CuS異質(zhì)結(jié)并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)表征、光催化性能測(cè)試和生物學(xué)性能測(cè)試。首先采用溶膠-凝膠方法可控合成其前驅(qū)體,再利用程序升溫可控合成TiO_2-CuS復(fù)合物。表征結(jié)果顯示,TiO_2-CuS中TiO_2晶型為銳鈦礦型,CuS屬于硫銅礦,粒子尺寸為5 nm左右,吸光區(qū)域由紫外區(qū)拓展到可見(jiàn)光區(qū)。同時(shí)也研究了其光催化性能,120 min對(duì)Rh B降解40%,同時(shí)MTT測(cè)試結(jié)果顯示具有生物相容性。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 異質(zhì)結(jié) 量子點(diǎn) 光催化 生物學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ134.11;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 TiO_2半導(dǎo)體納米材料12-14
• 1.1.1 TiO_2晶體結(jié)構(gòu)12-13
• 1.1.2 TiO_2熱穩(wěn)定性質(zhì)13
• 1.1.3 TiO_2電子能級(jí)結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2 TiO_2的發(fā)展趨勢(shì)14-15
• 1.3 TiO_2的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)15-19
• 1.3.1 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介15-16
• 1.3.2 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)基本性質(zhì)16
• 1.3.3 TIO2異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的研究16-19
• 1.4 納米TiO_2異質(zhì)結(jié)的合成方法19-23
• 1.4.1 水熱/溶劑熱合成法20
• 1.4.2 微波合成法20-21
• 1.4.3 溶膠-凝膠法21-22
• 1.4.4 微乳液法22-23
• 1.5 本論文的選題依據(jù)、研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新之處23-26
• 1.5.1 論文的選題依據(jù)23
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容23-24
• 1.5.3 創(chuàng)新點(diǎn)24-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)藥品、儀器和表征26-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)主要儀器26-27
• 2.3 表征方法27-30
• 第三章 銳鈦礦型TiO_2量子點(diǎn)的簡(jiǎn)便制備及其光催化性能和生物學(xué)性能研究30-38
• 3.1 前言30-31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-32
• 3.2.1 樣品的制備31
• 3.2.2 樣品的表征測(cè)試31
• 3.2.3 性能測(cè)試31-32
• 3.3 結(jié)果與討論32-37
• 3.3.1 XRD結(jié)果分析32-33
• 3.3.2 HRTEM測(cè)試結(jié)果分析33-34
• 3.3.3 UV-Vis吸收結(jié)果分析和熒光發(fā)射圖譜分析34
• 3.3.4 光催化降解性能分析34-36
• 3.3.5 MTT測(cè)試性能分析36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的TiO_2-CdS復(fù)合物的制備及其性能研究38-52
• 4.1 前言38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分38-39
• 4.2.1 樣品的制備38-39
• 4.2.2 樣品的表征測(cè)試39
• 4.3 結(jié)果與討論39-50
• 4.3.1 XRD結(jié)果分析39-40
• 4.3.2 HRTEM測(cè)試結(jié)果分析40-41
• 4.3.3 XPS測(cè)試結(jié)果分析41-42
• 4.3.4 能譜分析（EDS）42-43
• 4.3.5 比表面積測(cè)試（BET）43-44
• 4.3.6 熱重-差熱分析（TG-DSC）44-45
• 4.3.7 FTIR圖譜分析45
• 4.3.8 UV-Vis吸收結(jié)果分析和熒光發(fā)射圖譜分析45-47
• 4.3.9 光催化性能分析47-48
• 4.3.10 MTT測(cè)試48-49
• 4.3.11 Trypsin濃度對(duì)發(fā)射光譜的影響49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第五章 具有異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的TiO_2-Ag_2S和TiO_2-CuS復(fù)合物的制備、光催化性能和生物學(xué)性能52-63
• 5.1 前言52-53
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分53-54
• 5.2.1 樣品的制備53
• 5.2.2 樣品的表征測(cè)試53-54
• 5.3 結(jié)果與討論54-62
• 5.3.1 XRD結(jié)果分析54-55
• 5.3.2 HRTEM測(cè)試結(jié)果分析55-57
• 5.3.3 能譜分析（EDS）57-59
• 5.3.4 UV-Vis吸收結(jié)果分析和熒光發(fā)射圖譜分析59-60
• 5.3.5 光催化降解性能分析60-61
• 5.3.6 MTT測(cè)試61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 結(jié)論63-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-73
• 致謝73-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄75-76

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本文編號(hào)：661926