钒掺杂二氧化钛纳米管阵列的制备及其应用

摘要

自20世纪早期二氧化钛商业化生产以来,它被广泛应用在天然色素、遮光剂、绘画颜料、药膏、牙膏等多个领域。Fujishima和Honda发现了氧化钛电极在紫外光照射下分解水的现象,自此,人们开始投入大量的时间精力研究二氧化钛纳米材料。在光电子、光催化、光电转换以及传感器等领域提出了很多非常有前景的应用。二氧化钛纳米材料的应用极其广泛,总得来说,在不同的环境下,掺杂不同的物质(有机物/无机物)二氧化钛的应用大体可以分为“环境”和“电能”两大类。在可见光照射下的强氧化性、无毒和长期稳定性等在净化环境污染等方面显示其诱人特性;利用太阳光和反射光将太阳能转化成光能,实现光电转换也备受关注。
　　本文主要介绍了采用阳极氧化的方法,在钒掺杂二氧化钛基片上制备出高度致密、有序的二氧化钛纳米管阵列,采用XRD和SEM等分析检测手段对不同反应条件下制备的样品进行了结构和形貌的表征,系统的研究了阳极氧化电压、氧化时间、电解液浓度等参数对纳米管阵列表面形貌的影响,研究制备样品的二氧化钛纳米管晶型,实验结果表明制备的样品是以锐钛矿型为主的锐钛矿型和金红石混合晶型;随着电解液浓度的增加,纳米管径向尺寸增加,壁厚减少。通过阳极氧化钒掺杂二氧化钛制备出改性的纳米管对通过亚甲基蓝溶水溶液的光催化降解,有效的提高了其光催化效率,为钒掺杂二氧化钛纳米管阵列的实际应用提供有效的理论依据和实验数据支持。实验数据表明在浓度为10％的HF电解液,施加直流20V电压进行阳极氧化1h制备出得钒掺杂二氧化钛纳米管对10mg/L的亚甲基蓝降解率最高。利用可见光和反射光照射分别以钒掺杂二氧化钛纳米管阵列和导电玻璃为正负极的光伏电池研究其光电转换效率,为实现利用光电转换制备光伏电池,提高光的利用率提供了实验基础和技术支持。实验数据表明,电解液I2和I-浓度比例为1:2,光电转换效率最高,电解质中添加醋酸微生物,光电转换效率也会提高。

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1绪论

1.1引言

1.2纳米材料分类

1.3纳米材料特性

1.4纳米材料用途

2二氧化钛纳米材料

2.1二氧化钛纳米材料的结构和性质

2.2制备二氧化钛纳米材料常用的方法

2.3二氧化钛纳米管阵列

2.4课题来源、选题目的和意义

3钒掺杂二氧化钛纳米管阵列的制备及表征

3.1 实验材料、试剂及仪器设备

3.2钒掺杂二氧化钛纳米管阵列的制备实验部分

3.3 结果与讨论

3.4本论文主要内容

4钒掺杂二氧化钛纳米管阵列光催化性质的研究

4.1引言

4.2钒掺杂二氧化钛纳米管阵列光催化降解污染物

4.3结果与讨论

4.4本章小结

5 钒掺杂二氧化钛纳米管阵列光电转换性质的研究

5.1 引言

5.2光电转换原理

5.3 钒掺杂二氧化钛纳米管阵列光电转换实验

5.4 本章小结

6 结论

参考文献

附录1 攻读学位期间发表的论文目录