基于量子点的正方块状二氧化钛纳米晶的形成分析
CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能研究的开题报告

CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能研究的开题报告一、课题背景以太阳能光电转换为代表的可再生能源被认为是未来能源领域的关键技术之一。
作为太阳能电池中的主要材料之一,二氧化钛(TiO2)因其结构简单、四面体对称、化学稳定、生物相容性好等特性而备受关注。
传统上,TiO2薄膜电极常用于染料敏化太阳能电池中。
然而,TiO2纳米管阵列电极相对于TiO2薄膜电极拥有更高的比表面积、更好的电子传输性能和更优异的光学性能。
因此,TiO2纳米管阵列电极是目前研究的热点之一,同时制备与表征TiO2纳米管阵列电极的方法也受到广泛研究。
CdS量子点是一种新兴的碲族半导体纳米材料。
由于其量子尺寸效应和带边调节作用,CdS量子点具有可调谐的光学特性、较高的激子效率和较长的激子寿命。
CdS量子点敏化的TiO2纳米管阵列电极能够使用可见光较好的吸收率,提高太阳能电池的转换效率。
因此,研究CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列电极的制备方法和光电性质具有重要的意义。
二、研究目的本课题旨在研究CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列电极的制备工艺,探索其光电性能,并进一步优化太阳能电池性能。
三、研究内容和方法本课题的主要研究内容包括以下几个方面:1. 制备CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列电极的方法:采用阳极氧化法在Ti板上制备TiO2纳米管阵列电极,并通过浸渍法或物理还原法在电极表面负载CdS量子点。
2. 表征CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列电极的性质:采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、X射线衍射(XRD)等方法对制备的CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列电极进行表征。
3. 测定CdS量子点敏化的TiO2纳米管阵列电极在光电转换中的性能:采用电化学工作站进行电化学性能测试,包括光电流-电压曲线(I-V 曲线)、电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)曲线测量等。
《2024年纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能》范文

《纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能》篇一摘要:本文主要探讨纳米结构二氧化钛(TiO2)的可控制备技术,并对其光催化和光电性能进行深入研究。
通过多种实验方法,我们成功制备了不同形貌和尺寸的TiO2纳米结构,并对其性能进行了详细分析。
本研究的目的是为未来TiO2纳米材料在光催化、光电转换等领域的实际应用提供理论支持和实验依据。
一、引言纳米科技在近几十年得到了迅速发展,特别是在光催化、光电转换等应用领域,纳米材料以其独特的物理和化学性质,显示出巨大的应用潜力。
作为其中一种重要的半导体材料,二氧化钛(TiO2)纳米结构因其在光催化、光电器件、太阳能电池等方面的广泛应用而备受关注。
因此,研究其可控制备技术及其性能具有十分重要的意义。
二、纳米结构二氧化钛的可控制备(一)制备方法目前,制备TiO2纳米结构的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等。
本实验采用溶胶-凝胶法和水热法相结合的方法,通过调整实验参数,成功制备了不同形貌和尺寸的TiO2纳米结构。
(二)实验过程1. 原料准备:选用高纯度的钛源和适当的溶剂。
2. 溶胶-凝胶过程:将钛源与溶剂混合,经过水解、缩合等反应形成溶胶,再经过干燥、热处理等步骤形成凝胶。
3. 水热处理:将凝胶置于水热反应釜中,在一定温度和压力下进行水热处理,得到不同形貌的TiO2纳米结构。
三、光催化性能研究(一)实验方法通过光催化降解有机污染物实验,评价TiO2纳米结构的光催化性能。
选用典型的有机污染物如甲基橙、罗丹明B等作为目标降解物。
(二)结果分析实验结果表明,不同形貌和尺寸的TiO2纳米结构对有机污染物的光催化降解效率存在显著差异。
其中,具有较大比表面积和良好结晶度的TiO2纳米结构表现出更高的光催化活性。
此外,光催化性能还与TiO2的晶型、表面缺陷等因素有关。
四、光电性能研究(一)实验方法通过测量TiO2纳米结构的光电流-电压曲线、光谱响应等参数,评价其光电性能。
《2024年纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能》范文

《纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能》篇一一、引言纳米技术已经对材料科学、化学、物理学和工程学等多个领域产生了深远影响。
其中,纳米结构二氧化钛(TiO2)作为一种重要的光催化剂和光电材料,其可控制备及其性能研究显得尤为重要。
本文旨在探讨纳米结构二氧化钛的可控制备方法,并对其光催化和光电性能进行深入分析。
二、纳米结构二氧化钛的可控制备(一)制备方法目前,制备纳米结构二氧化钛的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、气相法和物理气相沉积等。
这些方法都可以实现对二氧化钛纳米材料的可控制备,如控制其形貌、尺寸和晶体结构等。
其中,溶胶-凝胶法和水热法常用于制备高比表面积、晶型丰富的纳米材料,而气相法和物理气相沉积法则更多地被用于薄膜的制备。
(二)可控制备的进展随着科技的发展,科研人员不断改进了纳米结构二氧化钛的可控制备方法。
通过调节合成过程中的参数(如温度、压力、浓度等),可以实现对二氧化钛纳米材料的尺寸、形貌和晶体结构的精确控制。
此外,通过掺杂其他元素(如氮、硫等),还可以进一步提高其光催化和光电性能。
三、光催化性能(一)光催化原理纳米结构二氧化钛的光催化性能主要源于其能吸收紫外光并产生光生电子和空穴。
这些光生载流子具有强氧化还原能力,可以与吸附在表面的物质发生反应,从而实现光催化作用。
(二)应用领域纳米结构二氧化钛的光催化性能在环境保护、能源开发等方面有着广泛的应用。
例如,可以利用其光催化性能降解有机污染物、净化空气和水;同时,也可以利用其光电性能制备太阳能电池等新能源设备。
四、光电性能(一)光电性能特点纳米结构二氧化钛具有优异的光电性能,如高光响应、低暗电流等。
这些特点使得其在光电领域有着广泛的应用前景。
(二)应用领域纳米结构二氧化钛的光电性能主要应用于太阳能电池、光电传感器等领域。
其中,在太阳能电池中,二氧化钛可以作为光阳极材料,提高太阳能的利用率和转换效率。
在光电传感器中,二氧化钛则可以作为敏感材料,实现对光信号的快速响应和检测。
二氧化钛纳米材料的合成

二氧化钛纳米材料的合成、性质、改性及应用中文摘要在全球性环境污染日趋严重的今天,如何高效地治理环境污染引起世界各国的广泛关注。
具有高量子效率、能充分利用太阳能的高活性光催化剂的制备与应用,已成为材料学、化学、环境科学和能源科学等领域广泛关注和研究的热点课题.而二氧化钛作为一种性能稳定的高效光催化剂,相对价格较低,具有高的化学稳定性,光生空穴高的氧化性及光生电子足以使分子氧转化为超氧化物等一系列的优点。
使其成为目前研究最为广泛和深入的半导体材料之一。
而纳米二氧化钛所具有的小尺寸和高比表面积又赋予其相对其块体材料更高的催化活性。
本论文将纳米级二氧化钛作为研究对象,通过对二氧化钛纳米材料的合成、性质,改性及应用性能进行了研究。
ABSTRACTAs world wide environment pollution and energy resource crisis are graving gradually today,effective utilization of solar energy to solve pollution problems and others has became a great interest in many countries.The synffesis and applications of photocatalyst with higll quantum-efficiency and high activity,in which solar energy Can be utilized efficiently,have attracted much attention in the field of material,chemistry,environment science and energy sources science.Titania,as a semiconductor material,is one of the most important photocatalysis due to it is relatively inexpensive,highly stable chemically,and the photogenerated holes are highly oxidizing.In addition,reducing ability of the photogenerated electronS is high enough to produce superoxide from dioxygen.Here。
《2024年纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能》范文

《纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展,纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域展现出巨大的应用潜力。
其中,纳米结构二氧化钛(TiO2)因其高光催化活性和优异的光电性能,已成为科研领域的热点。
本文旨在探讨纳米结构二氧化钛的可控制备方法,以及其在光催化和光电领域的应用性能。
二、纳米结构二氧化钛的可控制备1. 制备方法纳米结构二氧化钛的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等。
其中,溶胶-凝胶法因其操作简便、成本低廉等优点被广泛应用。
通过控制反应条件,如温度、浓度、pH值等,可以实现对二氧化钛纳米结构的可控制备。
2. 实验过程以溶胶-凝胶法为例,首先将钛醇盐或钛酸酯等前驱体溶解在有机溶剂中,形成均匀的溶液。
然后通过控制水解和缩聚反应的条件,得到具有特定结构的二氧化钛纳米材料。
最后通过热处理、煅烧等工艺,进一步提高二氧化钛的结晶度和纯度。
三、光催化性能1. 光催化原理纳米结构二氧化钛具有较高的光催化活性,其光催化原理主要涉及光的吸收、电子-空穴对的产生、电荷的分离与迁移以及表面反应等过程。
当二氧化钛受到光照时,其表面的光催化剂可以吸收光能并产生电子-空穴对。
这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力,可以与吸附在催化剂表面的物质发生反应,从而实现光催化过程。
2. 光催化应用纳米结构二氧化钛的光催化性能在环保、能源、医疗等领域具有广泛的应用。
例如,在环保领域,二氧化钛可应用于废水处理、空气净化等方面;在能源领域,可应用于太阳能电池、光解水制氢等方面;在医疗领域,可应用于抗菌、抗癌等方面。
四、光电性能纳米结构二氧化钛具有优异的光电性能,主要表现在其光电转换效率和稳定性方面。
通过优化制备工艺和掺杂改性等方法,可以提高二氧化钛的光电性能。
例如,通过掺杂金属或非金属元素,可以改善二氧化钛的导电性能和可见光响应范围,从而提高其光电转换效率。
此外,纳米结构二氧化钛还可应用于光电传感器、光电器件等领域。
纳米二氧化钛的制备研究进展

纳米二氧化钛的制备研究进展作者:刁润丽来源:《佛山陶瓷》2021年第08期摘要:纳米二氧化钛是一种重要的无机非金属材料,因其结构上的纳米尺寸,使它的性能优异,其制备及应用引起了广泛关注。
本文对其制备方法进行了综述,并對比分析各方法的特点,指出了存在于纳米二氧化钛制备过程中的问题,并展望了其发展前景。
关键词:纳米二氧化钛;性能;制备;进展1 前言纳米材料是一类超细材料,粒径在0.1—100nm结构范围内,具有表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等一些特殊性能[1,2]。
纳米二氧化钛是目前用的最为广泛的无机纳米材料之一,又被称为纳米钛白粉。
纳米二氧化钛价格低廉,资源丰富[3]。
纳米TiO2有优异的物理、化学及光电等性能,如光催化性、屏蔽紫外线功能及颜色效应等,高的热导性、磁性,良好的透明性,优异的抗菌性,是新型光催化无机功能材料,且使用期间不会有自身损耗出现,因此应用广泛[4-6]。
随着技术的发展,其应用领域会进一步拓展。
2 纳米二氧化钛的制备制备纳米二氧化钛的方法有很多种,根据制备的原理及反应的性质可分为物理法和化学法两大类,其中最常用、最主要的是化学法。
2.1 物理法制备纳米二氧化钛最早采用的方法是物理法,这种方法通过高能消耗,“强制细化”材料得到产品。
物理法又有粉碎法和气相冷凝法两种。
气相冷凝法是利用挥发或者蒸发操作使原料物变为气相,接着在一定条件下冷凝制得纳米产品,调节蒸发和冷凝的条件可以改变纳米产品的粒径。
粉碎法采用的是机械性粉碎,用这种方法得到的产品纯度很高,但是颗粒大小不一,对设备要求也很苛刻,因此这种方法只适用于要求较低的情况,局限性很大[7]。
2.2 化学法纳米二氧化钛制备的重要方法是化学法,因其过程经常有化学反应伴随而得名。
化学法除了制备常规的纳米二氧化钛粉体,还可以得到其它形态,如纳米晶须和纳米管,这种方法较易控制产品的粒径,同时对产品进行修饰或包覆处理很方便,可以使产品性质更优异、形状更符合使用要求。
二氧化钛量子点

二氧化钛量子点摘要:1.引言2.二氧化钛量子点的性质3.二氧化钛量子点的光学应用4.二氧化钛量子点的环境应用5.二氧化钛量子点的潜在挑战与展望正文:二氧化钛(TiO2)量子点是一种具有独特光学和环境应用前景的纳米材料。
近年来,随着量子点研究的不断深入,二氧化钛量子点在各种领域的应用也得到了广泛关注。
本文将介绍二氧化钛量子点的性质、光学应用以及环境应用,并探讨其潜在挑战与展望。
1.引言二氧化钛量子点是一种半导体纳米颗粒,其直径在1-10纳米之间。
由于具有粒径大小、表面等离子共振等特性,二氧化钛量子点在光催化、光电子器件、生物成像等领域具有广泛的应用前景。
2.二氧化钛量子点的性质二氧化钛量子点的性质主要取决于其粒径大小、形貌、表面修饰等因素。
通常,二氧化钛量子点具有以下几种性质:(1)光致发光性质:二氧化钛量子点在紫外或蓝光激发下,能发出可见光。
(2)光催化性质:二氧化钛量子点具有优异的光催化性能,可应用于光解水、光降解有机污染物等领域。
(3)高比表面积:二氧化钛量子点具有较大的比表面积,有利于提高其反应速率和性能。
3.二氧化钛量子点的光学应用二氧化钛量子点在光学领域具有广泛应用,主要包括:(1)荧光材料:二氧化钛量子点可作为荧光材料,应用于生物成像、化学传感等领域。
(2)光电子器件:二氧化钛量子点具有优异的光电性能,可应用于太阳能电池、发光二极管等领域。
(3)光催化材料:二氧化钛量子点作为光催化材料,可用于光解水制氢、光降解有机污染物等环境治理领域。
4.二氧化钛量子点的环境应用二氧化钛量子点在环境保护领域也具有广泛应用,主要包括:(1)水污染治理:二氧化钛量子点可应用于河流、湖泊等水体的有机污染物降解,提高水质。
(2)空气污染治理:二氧化钛量子点可作为催化剂,促进室内空气中有机污染物和甲醛等有害气体的分解。
(3)土壤污染治理:二氧化钛量子点具有优异的抗老化性能,可用于土壤中有机污染物的降解和修复。
基于量子点修饰的TiO2的纳米生物效应研究进展

基于量子点修饰的TiO2的纳米生物效应研究进展由于TiO2禁带宽度大、只能吸收紫外光、光生电子-空穴再复合率高、光催化活性较低等原因造成的。
因此,很多的研究都致力于改变TiO2的电子性能,拓宽它的吸收光范围至可见光区域,来提高它的光催化活性。
具有许多光学特性的量子点(Quantum Dots,QDs),完全可以使TiO2对光的吸收带宽由紫外光红移到可见光区,达到了可见光照射催化之目的并提高其性能。
文章综述了量子点修饰的纳米TiO2的纳米生物效应研究与应用的最新动态,讨论了量子点修饰纳米TiO2制备方法和影响因素,最后概括了量子点修饰的纳米TiO2在抗菌消毒、生物医学等方面的应用进展。
伴随对量子点修饰的纳米TiO2研究的深入和应用技术领域的不断开拓,其发展前途非常广阔。
标签:量子点;纳米TiO2;生物效应;进展引言纳米科学已经发展成为当今世界上三大支柱科学(生命科学、信息科学、纳米科学)之一。
纳米材料的特殊性质使之在电子学、光学、化学、生物、医药等诸多领域都具有重要价值,并得到了广泛应用。
纳米科技預计将导致人类未来生产和生活方式的革命性变化,已经成为当前发达国家投入最多,发展最快的科学研究和技术开发领域之一[1]。
随着纳米技术的产业化,各种形式的纳米尺度的物质已经通过不同的途径进入我们的生活。
然而,任何一项新的技术都会具有“双刃剑”的两面性,纳米科学技术也不例外。
与纳米科学技术蓬勃发展趋势相比,人们对纳米技术的生物效应与安全性的关注和研究明显滞后。
与此同时,一个将纳米技术与生物、化学、物理、毒理学与医学等领域的实验技术结合起来,研究纳米尺度物质与生命过程相互作用及其结果的新兴科学领域-纳米生物效应也逐渐形成。
相关报道指出,处于纳米尺度的材料可能跟周围的环境发生特殊的物理、化学上的相互作用而产生潜在的生物效应。
研究结果表明:纳米材料可能在细胞、亚细胞甚至分子层次上影响正常的生理功能,破坏细胞膜的完整性,使核酸受到损伤,引起蛋白质的失活与氧化,造成能量传导的中断及由活性氧引发的细胞凋亡,并且,一些纳米颗粒与蛋白质分子大小相仿,能够很容易地在生物体内运动,沉积到某些器官当中,甚至能穿过细胞膜屏障,进入到线粒体中,从而引发机体的有害反应。
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( 离心 后并 无 产 物 沉 淀 ) 取 一 滴 滴 在 铜 网 上 待 测 。 ,
样 品 3有 白色沉 淀 出现 , 经离 心后 烘干 为 白色粉 末 ,
取少许 用酒 精溶 解 后滴 在铜 网上 待测 。将 3个样 品
分 别 利 用 F I—F 0 型 T M 和 H t h 4 0 E 2 E i c i¥ 8 0型 a
初始 产物 。
片 由于暴露 了活性较 高 的 ( 0 ) 0 1 高能 面 大 大增 强 了
对 有机 物 的 吸 附 和 降解 ¨ 。前 人 将 这 种 特 殊 形 貌
的形成 归结 于 自聚集 和 奥 斯 瓦 尔 德效 应 。最 新 的 观点认 为 由于 氟离 子 的引 入 形 成 T— i F键 降 低 了 ( 0 ) 的 表 面 能 , 得 在 动 力 学 原 理 控 制 下 长 01面 使 大 的 纳 米 晶 体 出 现 了 本 不 该 出 现 的 ( 0 ) 露 01 暴 面¨ 。本 文利 用 T M 进 一 步 揭示 了水 热 合 成 纳 E 米 尺 度二 氧化钛 晶粒 所 经历 的水解 一聚集 一相 变 一 重 结 晶过程 , 最终 形 成 具 有 正 方 块 状 的纳 米 锐 钛 并
成 出暴 露 ( 0 ) 的 纳米 片 状 二 氧 化 钛 , 些 纳 米 01 面 这
S M 进 行 观察 、 照 , 利 用 x射 线 粉末 衍 射 仪 鉴 E 拍 并 定 白色粉末 。
2 结 果 与 讨 论
通过 对样 品 1的 T M 观 察 发 现 溶 液 中均 匀 分 E 布着 大量 的半 径约 2nl 子点 , 图 l 。图 1 n 量 见 a a中 的 SE A D图 和图 1 R E bH T M像 表 明这 些量 子点 为一 氧化 钛 。通过 对 颗 粒 进 行 进 一 步 的 E S分 析 发 现 D 量子 点 的成分 为 T 和 O( 图 1 ) j 见 C 。通 过 E S的定 D 量分 析 得 出 的 T/ iO原 子 比为 1 3 : . 8 约 1 1 .6 14 , :。 显然 , 这些 TO量 子点 是 一 氧 乙酰 丙 酮 钛脂
样 品 2是 3天 后 的水热 产物 , 过 T M 观 察发 通 E 现这 些 量 子 点 都 聚 集 在 类 似 立 方 的 卵 泡 中 , 图 见 2 。图2 a b的 S E A D图对应 于 TO的 {0 } i 1 1 晶面 , 与 样 品 1 比较 , 难 发 现 这些 量 子 点 从 均 相 分 布转 相 不
为 聚集 。这些 量 子点 由于 表面残 留有机 分子 而易 于
1 实 验
首先将 2g乙 酰丙 酮 氧钛 脂 溶 于 6ml 酸 , 醋 并 加 8ml 精稀 释 。再将 配 置好 的 0 1m lL的氟化 酒 . o /
被 P P吸 收 , 而 形 成 大 小 较 均 匀 的 聚 合 体 , V V 从 PP
基 于 量 子 点 的正 方 块 状 二 氧化 钛 纳米 晶 的形 成分 析
丁 晓 坤
( 州大 学测试 中心 , 建 福 州 3 0 0 ) 福 福 5 0 2
摘 要 :二 氧 化 钛 是 目前 为止 较 理 想 的 半 导 体 光 电材 料 , 用 于光 催 化 及 太 阳 能 电池 。本 文 利 用 水 热 法 合 成 正 方 多
关键 词 : 米 ; 氧化钛 ; 氧化钛 ; 子点 ; 变 ; 结晶 纳 二 一 量 相 重
中 图分 类 号 : B 8 ; N 0 ; G 1 . 1 . T 3 3 T 34 T 15 2 5 3
文献标识码 : A
锐 钛矿 相 的二氧 化钛 由于具有 较好 的 光伏性 能
及 光催 化特 性 而倍受 关 注¨“ 。最近 大量 的研 究 工
第3 i卷 第 1期
21 0 2年 2月
电 子 显
微
学
报
Vo. 131. . No 1 2 2一 2 01 O
Ju n l fC iee E e t n Mirs o y S cey o r a hn s lcr coc p o it o o
文 章 编 号 :0 06 8 ( 0 2) 10 1 —5 1 0 —2 1 2 1 O -0 70
作 都集 中在 合成 不 同结 构 的二 氧 化 钛 晶体 , 些 二 这
氧 化钛 晶体 暴露 出不 同 晶 面 , 使得 它们 的性 能 得 这
到 进一 步 的改善 。高 比例 暴露 ( 0 ) 的锐 钛 01 面 矿 相二 氧 化 钛 单 晶 首 先 被 Y n uh a等 合 成 出 a g G iu 来 , 均尺 寸为 1 6 . 2。H nX ga 平 .4 p 1 m ] a i n等最 近 合 u
在外 层形 成包 裹 层 ’ 。
铵 溶 液 逐 滴 滴 入 混 合 液 中 , 入 聚 乙 烯 吡 咯 烷 酮 加 (V ) P P 后搅 拌 至透 明 。将 所 得 溶 液 平 均 倒 入 3个 水 热 釜 中密 封 后 置 入 10℃ 马弗 炉 中分 别 加 热 1 6
天, 3天 和 7天 , 应 样 品 为 样 品 1 对 ,样 品 2和 样 品
块 状 锐 钛 矿 结 构 的 纳 米 二 氧 化 钛 单 晶颗 粒 , 利 用 T M 表 征 其 形 成 过 程 。 这 些 纳 米 颗 粒 平 均 尺 度 为 5 m, 露 并 E 0n 暴 出较 高 比 例 的 ( 0 ) 能 面 。 通 过 实验 进 一 步 发 现 该 纳 米 晶 的 形 成 源 于 液 相 中均 匀 分 布 的 一 氧 化 钛 量 子 点 , 形 01高 其 成 是 一 个 聚 集 一相 变 一重 结 晶的 过 程 , 终 在 氟 离子 作 用 下形 成 正 方块 状 单 晶 二 氧 化 钛 纳 米 颗 粒 。 最