高有序TiO_2纳米管阵列N掺杂能带调节技术研究

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高有序TiO_2纳米管阵列N掺杂能带调节技术研究

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毕业论文范文题目：高有序TiO_2纳米管阵列N掺杂能带调节技术研究，论文范文关键词：高有序TiO_2纳米管阵列N掺杂能带调节技术研究
高有序TiO_2纳米管阵列N掺杂能带调节技术研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：Ti02作为一种半导体,具有成本低、无毒及抗光腐蚀等优点。Ti02纳米管阵列由于高的表面与体积比以及独特的尺寸效应,使其具有优异的光催化性能。但是由于其带隙宽度(锐钛矿,Eg-3.2eV)的限制,只能响应紫外光(λ380nm),而紫外光仅占照射到地球表面太阳光的4%,所以大大限制了Ti02纳米管阵列的应用。解决这一问题的主要方法有两种：元素掺杂和表面改性。本文主要是希望研究出一种简单有（本文此处忽略..）效的N掺杂方法,以期能够实现可见光响应。本文通过阳极氧化法在含NH4F的丙三醇/水的混合溶液中制备出高有序Ti02纳米管阵列。首先研究了三种不同抛光方法对纳米管形貌的影响。利用SEM分析了其形貌,同时测试了他们的光电性能。研究发现抛光液抛光样品可以得到结构良好、性能优越的Ti02纳米管阵列。通过研究不同电压和反应时间对纳米管形貌的影响,发现纳米管管径和管长都随着（略..）反应电压的增加而增加。电压一定时,管长随着反应时间的增加而增长。通过优化工艺,成功实现了对Ti02纳米管阵列的可控性制备,制备出管径50-200nm,管长800-3200nm的Ti02纳米管阵列。本文还系统量化的研究了纳米管形貌与光电性能之间的关系。几何粗糙因子可以被用来描述纳米管阵列的几何结构特征；当粗糙因子为125.32,TiO2纳米管阵列的光电转化效率可以达到13.2%的。通过氨水浸泡法对Ti02纳米（此处忽略..）管阵列进行N掺杂,但是掺杂效果不理想,可见光响应不明显。进一步尝试酸化后浸泡掺杂,结果同样不明显。因此,我们认为,单纯的氨水浸泡N掺杂方法,很难到达理想的掺杂效果。通过在NH4C1溶液中进行电化学沉积,制备出N掺杂Ti02纳米管阵列。使用正交实验来优化N掺杂实验的实验条件。电解液浓度,反应电压和反应时间是影响N掺杂样品可见光响应的三个条件。研究得到最佳工艺条件（文章此处忽略..）为：反应电压3V,反应时间2h,电解液浓度0.5M。实际测得的最大光电流提升率为30%,光催化降解RhB降解率相对于未掺杂样品提高了58%,反应速率常数是未掺杂样品的将近两倍。进一步的XPS分析,也证明了电化学沉积法为一种简单有效的N掺杂方法。

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