Au纳米粒子增强TiO2光电性能研究

摘要

本文采用水热法制备Au@C核壳型球，并研究溶液浓度和反应温度对其形貌和Au核大小的影响。以Au@C核壳型球为模板，用TiCl4对其进行TiO2包覆并退火形成Au@TiO2球，同时以Au@C核壳型球为模板，借助静电纺丝结合热退火方法，获得具有较大长径比，内含有Au纳米颗粒的空腔结构的Au/TiO2纤维。
　　由于Au纳米粒子在可见光下具有独特的光学特性，根据所得材料的UV-vis吸收图谱显示，所制得的Au/TiO2纤维和Au@TiO2球均在580nm附近产生明显的吸收峰。Au/TiO2纤维较纯TiO2纤维、Au@TiO2球较纯TiO2球在可见光波段具有更高的吸收系数，同时由于纤维的独特结构，增大了纤维的比表面积，本文将其应用于光电探测和光催化的研究。由于碳纳米管(CNT)在可见光和远红外光区具有较强的光电响应，且CNT具有较强的物理吸附特性，易于制备成复合材料。为了提高光电响应率，选用CNT粉末分别与Au/TiO2纤维、TiO2纤维、Au@TiO2球和TiO2球复合构成光电探测器的核心材料，并用375nm、532nm、785nm和1064nm的光照射。结果显示用Au纳米粒子修饰TiO2后，紫外光照射时，相比纯CNT材料显示出负的光电导响应，复合材料在紫外光下显示出正的光电导特性。此外，复合材料在可见光与红外区的光电响应均较纯CNT材料有所提升。光催化实验中Au/TiO2纤维的光催化速率明显高于纯TiO2纤维，效果明显。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 TiO2的特性

1．2．1 TiO2的光电响应特性

1．2．2 TiO2的光催化特性

1．3 TiO2的制备方法

1．3．1 水热法

1．3．2 静电纺丝法

1．3．3 溶剂热法

1．3．4 溶胶凝胶法

1．3．5 电化学阳极氧化法

1．4 贵金属纳米粒子的等离激元特性

1．5 本课题主要研究内容

1．5．1 当前TiO2材料存在的问题

1．5．2 实验设计思路及方案

1．5．3 研究意义

1．5．4 主要研究内容

第2章 Au@C和Au@TiO2核壳结构材料和Au／TiO2纤维的制备及结构分析

2．1 引言

2．2 水热法制备空心TiO2及Au@TiO2核壳材料及Au／TiO2纤维的制备

2．2．1 实验药品及仪器

2．2．2 实验方法

2．2．3 表征方法

2．3 Au@C球和Au@TiO2球及空心TiO2球核壳材料的表征

2．3．1 Au@C球颗粒表征结果

2．3．2 Au@TiO2及空心TiO2球核壳材料表征结果

2．4 Au／TiO2纤维的表征及分析

2．4．1 C球的引入对纤维结构的影响

2．4．2 Au@C球的引入对TiO2纤维结构的影响

2．5 本章小结

第3章 Au纳米粒子增强TiO2光电性能研究

3．1 引言

3．2 实验过程

3．2．1 Au／TiO2纤维／CNT复合材料及器件的制备

3．2．2 Au@TiO2球／CNT复合材料及器件的制备

3．3 实验结果与分析

3．3．1 Au／TiO2纤维／CNT复合材料光电性能分析

3．3．2 Au@TiO2球／CNT复合材料光电性能分析

3．4 本章小结

第4章 Au／TiO2纤维光催化性能研究

4．1 引言

4．2 实验过程

4．3 实验结果及分析

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢