光催化是一種有效的環(huán)境污染控制技術(shù),但常用的TiO2粉末光催化劑具有量子效率低、不能利用可見光、較難分離回收等缺點(diǎn),成為限制其發(fā)展的瓶頸。半導(dǎo)體與半導(dǎo)體或金屬形成的異質(zhì)結(jié)的內(nèi)建電場能夠?yàn)楣庵码娮?空穴分離提供驅(qū)動力,提高量子效率；將異質(zhì)結(jié)光催化劑制備成光子晶體的結(jié)構(gòu),能夠利用其慢光效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)光的富集。異質(zhì)結(jié)的窗口效應(yīng)可以疊加兩種材料的光響應(yīng)能力,將光吸收范圍拓展到可見光光區(qū)；這些從物理和光學(xué)領(lǐng)域引入的原理有助于設(shè)計(jì)出高效光催化劑,克服目前光催化技術(shù)領(lǐng)域存在的問題。本論文圍繞以上內(nèi)容,主要開展了以下幾個方面的工作： (1)結(jié)合電沉積和化學(xué)氣相沉積法在Ti片上制備了有序的TiO2包覆Pt納米管(TiO2/Pt-Ti)肖特基結(jié)陣列電極。電極為致密的同軸納米管陣列結(jié)構(gòu),Pt納米管平均外徑為100 nm,TiO2層厚度為40 nm。X射線衍射(XRD)和手動半導(dǎo)體測試儀顯示TiO2層為銳鈦礦相,并且TiO2/Pt-Ti肖特基結(jié)陣列具有明顯的整流性,說明TiO2與Pt形成了肖特基結(jié)。TiO2-Pt/Ti肖特基結(jié)電極的光電流在零偏壓附近最高,是陽極氧化TiO2納米管陣列的6倍。紫外光照下降解苯酚實(shí)驗(yàn)...

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 緒論
    1.1 半導(dǎo)體光催化的研究現(xiàn)狀
        1.1.1 半導(dǎo)體光催化原理
        1.1.2 光催化效率的評價
        1.1.3 TiO₂光催化在應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵問題
        1.1.4 提高光催化效率的途徑
    1.2 異質(zhì)結(jié)用于光催化的基本原理
        1.2.1 半導(dǎo)體能帶及費(fèi)米能級
        1.2.2 異質(zhì)結(jié)的內(nèi)建電場和能帶圖
        1.2.3 異質(zhì)結(jié)的整流效應(yīng)
        1.2.4 異質(zhì)結(jié)的窗口效應(yīng)
        1.2.5 異質(zhì)結(jié)的光伏效應(yīng)
        1.2.6 光致電荷遷移的方式
        1.2.7 肖特基結(jié)
    1.3 異質(zhì)結(jié)的構(gòu)型
        1.3.1 粉體異質(zhì)結(jié)
        1.3.2 陣列異質(zhì)結(jié)
    1.4 光子晶體用于光催化領(lǐng)域的基本原理
        1.4.1 光子晶體的定義和分類
        1.4.2 光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)
        1.4.3 光子晶體的慢光效應(yīng)
        1.4.4 光子晶體的應(yīng)用
    1.5 三維光子晶體的制備方法
        1.5.1 具有完全光子帶隙的三維光子晶體結(jié)構(gòu)
        1.5.2 三維光子晶體的制備方法
    1.6 研究目的、內(nèi)容和意義
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究內(nèi)容
        1.6.3 研究意義
2 鈦基底上TiO₂/Pt同軸納米管的制備與表征及其性能研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器
        2.2.2 TiO₂/Pt-Ti的實(shí)驗(yàn)裝置和制備過程
        2.2.3 TiO₂/Pt-Ti光催化降解苯酚
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 TiO₂/Pt-Ti的形貌表征
        2.3.2 TiO₂/Pt-Ti的EDX分析
        2.3.3 制備條件對TiO₂/Pt-Ti形貌的影響
        2.3.4 TiO₂/Pt-Ti的XRD分析
        2.3.5 TiO₂/Pt-Ti的電學(xué)性質(zhì)分析
        2.3.6 TiO₂/Pt-Ti的SPV分析
        2.3.7 TiO₂/Pt-Ti的DRS分析
        2.3.8 TiO₂/Pt-Ti的光電化學(xué)性質(zhì)
        2.3.9 TiO₂/Pt-Ti的光催化活性
    2.4 小結(jié)
3 TiO₂/Pt光子晶體的制備、表征與光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器
        3.2.2 TiO₂/Pt光子晶體的制備過程
        3.2.3 TiO₂/Pt光子晶體光催化降解苯酚
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 TiO₂/Pt光子晶體的形貌表征
        3.3.2 制備條件對TiO₂/Pt光子晶體的影響
        3.3.3 TiO₂/Pt光子晶體的XRD分析
        3.3.4 TiO₂/Pt光子晶體的DRS分析
        3.3.5 TiO₂/Pt光子晶體的光電流分析
        3.3.6 TiO₂/Pt光子晶體的光催化活性
    3.4 小結(jié)
4 SiC/Si同軸納米線陣列制備、表征及光電催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器
        4.2.2 SiC/Si NW制備過程
        4.2.3 SiC/Si NW光電催化降解苯酚
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 SiC/Si NW的形貌表征
        4.3.2 SiC/Si NW的DRS分析
        4.3.3 SiC/Si NW的SPV分析
        4.3.4 SiC/Si NW光電化學(xué)測試
        4.3.6 SiC/Si NW的光電催化活性
    4.4 小結(jié)
5 結(jié)論
    5.1 結(jié)論
    5.2 建議
創(chuàng)新點(diǎn)摘要
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
作者簡介
致謝



本文編號：3885973