面對(duì)能源短缺和環(huán)境污染兩個(gè)難題,大力開(kāi)發(fā)新型可持續(xù)能源具有重要作用,是目前科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展的主流。其中,太陽(yáng)能是解決這兩大問(wèn)題的關(guān)鍵途徑之一。在光催化材料中,TiO₂由于無(wú)毒無(wú)害,低成本,無(wú)二次污染而被廣大學(xué)者青睞。但TiO₂本身固有的缺點(diǎn)如寬光子帶隙、電子空穴對(duì)易復(fù)合等缺點(diǎn)使得其光催化效果并不理想。光子晶體是一種具有優(yōu)異光物理性能的結(jié)構(gòu)材料,其有序孔結(jié)構(gòu)相比于一般材料具有大的比表面積,光學(xué)性能良好且可調(diào)。本論文制備了一種疊層光子晶體薄膜材料,并以此為模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制備具有可調(diào)光吸收性能的光催化材料（如疊層TiO₂反蛋白石光子晶體薄膜）,以期進(jìn)一步提高TiO₂光催化效率。疊層光子晶體材料相比于一般材料具有以下優(yōu)點(diǎn):1.疊層光子晶體結(jié)構(gòu)原理上有望實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能全光譜吸收;2.大比表面積能夠提供更多的活性位點(diǎn);3.豐富的孔道結(jié)構(gòu)有利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的傳輸和擴(kuò)散;4.薄膜結(jié)構(gòu)有利于光催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和有效利用。本論文以甲基丙烯酸甲酯（MMA）作為原料,通過(guò)無(wú)皂乳液聚合法制備了不同尺寸的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA... 

【文章來(lái)源】：山西大學(xué)山西省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光催化機(jī)理示意圖[8]

疊層光子晶體薄膜制備及其光學(xué)性能研究2可再生清潔能源中，太陽(yáng)能分布范圍廣、無(wú)污染、能量高等優(yōu)點(diǎn)成為學(xué)者最受歡迎的研究方向之一，它可解決上述兩大難題問(wèn)題。同時(shí)從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，由于其取之不盡，在未來(lái)能源發(fā)展中扮演十分重要的角色。因此獲取并且有效利用太陽(yáng)能對(duì)人類發(fā)展至關(guān)重要，它可支撐人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。1.1.1光催化概述光催化也可統(tǒng)稱為光觸媒，最早發(fā)現(xiàn)于1967年，由日本化學(xué)家藤島昭和他的導(dǎo)師本多建一教授從植物的光合作用受到啟發(fā)，對(duì)放入水中的TiO2進(jìn)行紫外燈光照射實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水被分解成O2和H2，這就是著名的“本多作用的光催化反應(yīng)”[2]。隨后多年，光催化技術(shù)在有機(jī)合成、衛(wèi)生健康、環(huán)境保護(hù)等方面不斷拓展，至上世紀(jì)90年代，成為國(guó)際上最受歡迎且活躍的研究領(lǐng)域之一[3]。圖1.1光催化反應(yīng)方程式圖1.2光催化機(jī)理示意圖[8]光催化是一種非常有效的深度處理廢水的高級(jí)氧化技術(shù)（AdvancedOxidationProcesses，AOPs）[4]，其本質(zhì)是利用光催化劑，以太陽(yáng)光光照為前提，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化還原能力的光生電子-空穴對(duì)[5]，分別氧化H2O和還原O2得到羥基自由基（·OH），·OH進(jìn)一步將廢水中的有機(jī)污染物氧化為無(wú)機(jī)物，或者將其轉(zhuǎn)化為低毒的易生物降解的中間產(chǎn)物，最終實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水的凈化處理[6,7]。圖1.1為光催化反應(yīng)方

疊層光子晶體薄膜制備及其光學(xué)性能研究41.2光子晶體具有至少兩種不同介電常數(shù)(折射率)的材料在空間周期性排列形成一種有序的結(jié)構(gòu)稱之為光子晶體[23]，此于1987年由S.John[24]和E.Yablonovitch[25]分別獨(dú)立提出。光子晶體的模型和物理上的半導(dǎo)體模型在研究思路上有很多相似之處，都是通過(guò)制造和設(shè)計(jì)的器件控制光子運(yùn)動(dòng)[26]，其材料的構(gòu)造也與半導(dǎo)體晶格對(duì)電子波函數(shù)的調(diào)制相似，光子晶體能夠調(diào)制出相應(yīng)波長(zhǎng)的電磁波。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是光子晶體能自主選擇波長(zhǎng)，同時(shí)可選擇通過(guò)其中某一段波長(zhǎng)光的同時(shí)阻止其它波段的光。1.2.1光子晶體概述光子晶體材料特殊，滿足修正的布拉格反射定律，致使某些頻率的電磁波無(wú)法透過(guò)，產(chǎn)生光子帶隙效應(yīng)[27]。帶隙中的光被完全反射而不是進(jìn)行傳播，并且介電常數(shù)越大，布拉格散射越大越容易出現(xiàn)光子帶隙，這是光子晶體的最主要特征之一，因此光子晶體也稱光子帶隙材料。圖1.3光子晶體示意圖。（a）：一維光子晶體；（b）：二維光子晶體；（c）：三維光子晶體；圖1.4自然界常見(jiàn)的光子晶體示意圖光子帶隙分為完全帶隙和不完全帶隙[28]，完全帶隙指的是光子帶隙結(jié)構(gòu)中能夠abc


本文編號(hào)：3241983