NO气体分子在金属氧化物TiO表面吸附机制及多晶二硫化铁的结构特点及其光电性能的研究

摘要

本研究包括两部分。第一部分为一氧化氮(NO)气体分子在金属氧化物二氧化钛(TiO2)表面吸附的研究；第二部分为多晶二硫化铁的结构特点及其光电性能的研究。 在第一部分的研究中，在以往研究的基础上，主要根据过渡金属氧化物表面的不饱和氧元素能够吸附和脱附气体的原理，利用程序升温热脱附谱，记录NO气体分子在金属氧化物TiO2表面的脱附强度，分析脱附气体量随温度变化而增减的规律。运用分子轨道理论，建立TiO2原子模型，计算NO气体分子在金属氧化物TiO2表面吸附和脱附过程的原子簇结构、能量等，从而推断在吸附和脱附两个状态之间还存在着中间状态的可能性，揭示在吸附和脱附过程中的化学反应机制，证明NO在TiO2(110)表面吸附的稳定性。采用TPD试验方法测定NO在TiO2表面吸附后的脱附谱，结果表明，NO在TiO2表面吸附后可在三个峰值温度230K、450K和980K脱附出N2。吸附时NO中的O能够占据TiO2表面氧空位并与N脱离，而N原子则相互结合成为N2脱附。根据NO气体在TiO2表面吸附和脱附的实验结果，揭示了脱附量和脱附种类的变化规律。利用分子轨道理论建立TiO2(110)表面上原子簇模型，计算NO在Ti5O10表面吸附的原子簇的禁带宽度、电荷分布及能级，通过分析其稳定结合和表面反应过程，确定以Ti-NO结合比Ti-ON结合的吸附方式更适合。理论计算结果和实验获得结果证明NO在TiO2表面吸附的稳定性。 第二部分主要研究多晶二硫化铁的结构特点及其光电性能。采用电沉积法制备FeS2薄膜，研究了薄膜的衍射峰强度及其形貌组织随硫化时间和硫化压强的变化规律，分析了FeS2薄膜的形成过程中其结构特点，以及电学性能，探讨FeS2薄膜的微观特性。利用Gaussian中密度函数计算FeS2(100)面的Fe4S8模型稳定结构的能量。比较pH=3和pH=5的溶液形成FeS2薄膜的晶格常数随硫化时间的变化趋势，计算光禁带宽度和吸收系数变化范围。

目录

文摘

英文文摘

上编：NO气体分子在金属氧化物TiO2表面吸附机制

第一章吸附的研究背景

第二章吸附的研究理论

2.1 TiO2的结构特点

2.2理论公式推导

第三章实验过程和结果

3.1实验装置与方法

3.2结果与讨论

第四章结论

参考文献

下编：多晶二硫化铁的结构特点及其光电性能

第一章FeS2薄膜研究的背景

1.1引 言

1.2 FeS2薄膜的研究目的

1.3 FeS2薄膜的结构

1.4 FeS2薄膜的基本制备方法

1.5 FeS2薄膜的研究内容

第二章FeS2薄膜的理论研究基础

2.1 FeS2薄膜的理论研究方法

2.2 FeS2薄膜的理论公式

2.3 FeS2薄膜的模型建立

第三章实验方法

3.1 FeS2薄膜的制备过程

3.2薄膜的检测方法

第四章实验结果与分析

4.1FeS2薄膜的分子轨道模型计算结果

4.2 FeS2薄膜的XRD实验结果

4.3硫化压强对FeS2薄膜的XRD衍射强度及其组织形貌的影响

4.4硫化时间对FeS2薄膜的XRD衍射强度及其组织形貌的影响

4.5硫化时间与FeS2薄膜的晶格常数的关系

4.6FeS2薄膜的光电性能的测量结果

第五章结论

参考文献

致 谢

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