二氧化鈦基納米復(fù)合物的制備及其光催化與光電性能.pdf

1、作為一種半導(dǎo)體，二氧化鈦（TiO2）因其獨特的性能已成為現(xiàn)代材料系列中最引人矚目的材料，受到了眾多物理化學(xué)家、材料科學(xué)家和工程師的關(guān)注。本論文用石墨烯（GR）、聚苯胺（PANI）及聚吡咯（PPy）對 TiO2進(jìn)行改性，分別制備了 GR-TiO2納米復(fù)合物、PANI-GR-TiO2納米復(fù)合物以及PPy-TiO2納米復(fù)合物，并對它們的光催化性能和光電性能進(jìn)行了研究。主要工作如下：
　?。?）以FTO導(dǎo)電玻璃為基底，采用水熱法和旋涂法制

2、備出GR修飾的TiO2納米棒膜狀復(fù)合物。通過場發(fā)射掃面電子顯微鏡表征了所制備樣品的形貌，用X射線衍射儀和拉曼光譜儀分析了樣品的結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，在棒狀金紅石型TiO2的表面負(fù)載了一層透明的GR薄膜；利用紫外可見分光光度計研究了樣品的光學(xué)性質(zhì)，結(jié)果表明，GR的加入拓寬了TiO2的光吸收范圍；同時，還探索了所制備的樣品分別在紫外光和模擬太陽光照射下的光催化性能，結(jié)果表明，GR的加入增強(qiáng)了TiO2的光催化性能；另外，還組裝了FTO-GR-TiO

3、2-FTO器件對GR-TiO2納米復(fù)合物的UV光電性能進(jìn)行了測試，從而進(jìn)一步說明GR的引入不僅增強(qiáng)了TiO2對光的吸收，更為傳輸TiO2的光生電子提供途徑，抑制了光生電子-空穴對的重組，增強(qiáng)了TiO2的光催化性能。
　　（2）利用原位化學(xué)沉積法在GR修飾的TiO2納米棒膜狀復(fù)合物表面沉積PANI納米線薄膜，并組裝了 FTO-PANI-GR-TiO2-FTO器件。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡、拉曼光譜儀、紫外可見分光光度計以及熒光光譜儀

4、對樣品的形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，PANI成功負(fù)載在GR-TiO2納米復(fù)合結(jié)構(gòu)表面，且PANI的加入增強(qiáng)了TiO2對光的吸收；通過電化學(xué)工作站對復(fù)合物的光電性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)PANI的加入增強(qiáng)了TiO2對UV的響應(yīng)，進(jìn)一步提高了TiO2的光電性能，PANI-GR-TiO2納米復(fù)合物在紫外探測及傳感領(lǐng)域有一定的應(yīng)用價值。
　?。?）利用原位化學(xué)沉積法在所制備的金紅石型 TiO2納米棒上負(fù)載了一層 PPy納米線薄膜，

5、控制沉積次數(shù)，制備了 PPy厚度不同的 PPy-TiO2納米復(fù)合物，并組裝了FTO-PPy-TiO2-FTO器件。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡和拉曼光譜儀分析證實了金紅石型TiO2納米棒頂端成功被PPy納米線薄膜覆蓋；通過紫外可見吸收光譜和光致發(fā)光光譜研究了復(fù)合物的光學(xué)性質(zhì)，證明 PPy的加入確實能夠增強(qiáng)純 TiO2對紫外光的吸收，且當(dāng)沉積次數(shù)為3次時增強(qiáng)效果最佳；通過電流時間曲線和交流阻抗曲線研究了復(fù)合物的光電性能，結(jié)果表明PPy的引入增