新型鈦氧簇合物的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池在光電轉(zhuǎn)換方面因其具有低成本、高效能的特點(diǎn)而引起科學(xué)家廣泛的關(guān)注。就其原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)活性而言,鈦氧簇合物是聯(lián)系實(shí)際染料敏化的TiO2納米材料與理論模型的橋梁。鈦氧材料在光解反應(yīng)、光催化、氣體傳感和分解有毒有機(jī)污染物等方面表現(xiàn)出優(yōu)良特性。作為鈦氧材料的前驅(qū)體,新型鈦氧簇合物的合成、結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)的研究受到極大重視。溶劑熱法合成的新型鈦氧簇合物,因其新穎的結(jié)構(gòu)及獨(dú)特的性質(zhì)逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)。因此,本論文的目在于對(duì)溶劑熱

2、合成方法進(jìn)行深入研究,選擇合適的有機(jī)配體,合成新穎的鈦氧簇合物,研究其晶體結(jié)構(gòu)及光電方面的性質(zhì)。論文的主要工作包括以下四個(gè)方面:
　　(1)本文首先對(duì)溶劑熱方法合成的金屬氧簇合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途的研究進(jìn)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹;其次對(duì)溶劑熱合成的新型鈦氧簇化合物的晶體結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展及性質(zhì)作了詳細(xì)的綜述。
　　(2)通過(guò)溶劑熱方法,成功合成了簇合物[Ti17O28(OiPr)16(Cophen)2](1)和[Ti17O28(OiPr

3、)18(Cdphen)2](2),該簇合物的結(jié)構(gòu)可以描述為兩個(gè)由M-phen配合物修飾的Ti17簇。通過(guò)金屬配合物的配位改變了簇的能帶結(jié)構(gòu),提高了材料對(duì)光的吸收波長(zhǎng)范圍。將Co-phen配體修飾的Ti17簇用作前驅(qū)體,制備得到的膜具有獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)出漂亮的帶孔洞空心球結(jié)構(gòu)、碗狀和甜甜圈形狀。對(duì)由 Co-phen修飾的Ti17簇制備的膜電極進(jìn)行了光電性質(zhì)的測(cè)定,結(jié)果表明Co-phen配位結(jié)構(gòu)在電子轉(zhuǎn)移上起到關(guān)鍵的作用。證明了TOCs

4、的表面功能化在理論和實(shí)際方面都有獨(dú)特的應(yīng)用。
　　(3)通過(guò)溶劑熱方法,選擇了9-蒽酸作為有機(jī)功能配合物,制備合成了鈦氧簇合物模型化合物[Ti6O6(OiPr)6(9-AC)](3)和[Ti6O4(OiPr)6(cat)4(9-AC)2](4),并研究了其結(jié)構(gòu)、熒光及光電響應(yīng)性質(zhì)。觀察到晶體在不同溶劑中的熒光變化。溶液經(jīng)光照后熒光猝滅,通入氧氣熒光復(fù)原,具有開(kāi)關(guān)性能。同時(shí)研究了9-蒽酸與二氧化鈦半導(dǎo)體之間的電子轉(zhuǎn)移,發(fā)現(xiàn)9-蒽酸是