多种尺度二氧化钛纳米材料的制备与光电性能研究

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题名	多种尺度二氧化钛纳米材料的制备与光电性能研究
作者	王道爱
学位类别	博士
答辩日期	2009-11-16
授予单位	中国科学院研究生院
导师	刘维民 ; 周峰
关键词	TiO2纳米材料阳极氧化染料敏化电池光催化润湿性 TiO2 nanomaterials Anodization Dye-sensitized solar cells wettability
学位专业	物理化学（含：化学物理）
中文摘要	二氧化钛(TiO₂)材料的研究由来已久，但随着纳米科学与技术的发展和进步，人们发现，一维或多维TiO₂纳米结构材料在许多领域表现出更优异的性能，这使得不同尺度的TiO₂纳米材料成为近年来的研究热点。作为一种重要的无机多功能材料，TiO₂已经成为解决能源和环境污染问题的关键材料之一。本论文在深入调研相关文献的基础上，分析了目前TiO₂纳米结构材料在制备和应用过程中存在的问题，制备了具有大比表面积的TiO₂纳米有序结构材料，并研究了它们在新能源和环境保护等领域的应用，取得了以下主要成果： 1. 用水热法制备了TiO₂纳米管、多孔纳米带、纳米线等一维粉体材料，探讨了其形成机制，并实现了对其形貌的控制。应用研究结果表明，TiO₂多孔纳米带具有更好的担载贵金属纳米颗粒的能力，掺杂了5wt% TiO₂纳米管的复合电极在染料敏化太阳能电池中表现出更高的光电转换效率。 2. 在钛基体表面原位制备了多种由一维有序纳米材料构成的TiO₂薄膜材料及其复合薄膜材料，实现了对不同材料形貌结构的控制。并通过电化学阻抗谱测试法研究了其界面行为、抗腐蚀性及生物增溶性。 3. 采用混合电解质溶液和两步阳极氧化法制备了排列有序的表面多孔型TiO2纳米管阵列膜，并讨论了其形成机理，解决了传统方法带来的纳米管团聚倒伏、管口封堵或过刻蚀等问题。结合激光微加工技术在微图案化的基底上构筑的TiO₂ 有序纳米管阵列膜与钛基底具有更高的结合强度，其光电、光催化等性能也得到较大幅度提高。 4. 以表面多孔型TiO₂纳米管阵列膜为模板，利用电化学方法实现了一维金属材料(Pt、Ni和Au)和导电聚合物材料(聚吡咯、聚己基噻吩)在TiO₂纳米管内的沉积。从钛基体剥离后此类复合材料具有高度的柔韧性，与易碎的TiO₂纳米管材料形成鲜明对比。同时，在导电聚合物/TiO₂同轴 p-n异质结界面之间引入单分子生物铆合剂，通过化学键合增强了界面相容性。 5. 结合激光微加工技术和阳极氧化技术，在钛基材表面构建了超双疏表面，通过掩模/紫外光照射和热处理等工艺得到了滚动性超疏水/油和粘附性超疏水/油可逆转换的功能性表面，并初步研究了它们在密封防爬行、自清洁等领域的性能和应用。
学科主题	纳米材料与光电化学
公开日期	2012-11-05
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.77.64.217/handle/362003/1672]
专题	兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	王道爱. 多种尺度二氧化钛纳米材料的制备与光电性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2009.