CoTCPP/TiO2纳米复合材料的制备、表征及在可见光诱导下的应用

论文摘要

纳米TiO2因具有独特的光催化氧化能力、较强的光催化效率、稳定的化学性质以及低廉的成本等优点而被广泛应用于太阳能电池、生物医学、环境工程等很多方面,但是目前纳米TiO2用于研究光诱导电子转移还较少,同时由于纳米TiO2表面光生电子-空穴对的复合几率较高,其光催化的效率还有待于进一步提高。为了解决上述问题,本论文致力于合成一种优良的TiO2-卟啉纳米复合物来降低电子-空穴对的复合几率,并对其光电转换行为加以研究,主要研究内容及结果如下:1.合成了新型纳米材料TiO2/CoTCPP（5,10,15,20-四（4-羧基苯基）钴卟啉功能化的TiO2）,用紫外-可见吸收光谱（UV-vis）、荧光光谱、热分析（TGA）、透射电镜（TEM）、红外光谱（IR）、扫描电镜（SEM）、物相与晶粒尺寸的分析（XRD）对材料的形貌、结构进行了表征,并且考察了材料的光学性能。结果表明制备的复合材料具有较好的热稳定性和光电转化性能。2.将扫描电化学显微镜（SECM）和光电化学技术相结合研究了光诱导下TiO2/CoTCPP纳米膜异相电子转移。通过搭建一种新型模型SECM-可见光源联用仪来研究光对电子转移的影响,从而真实的模拟了光电转换以及光合作用中的电子转移。3.将复合材料应用于光电化学方面的研究。利用氢醌（HQ）作为一种模式,在低电位下构建了一种敏感的光电化学生物传感。光电流强度在HQ的浓度为0.01mmol/L和0.75mmol/L范围内变化时呈良好的线性关系,检出限为0.006 mmol/L （3S/N）。这种方法具有低的偏压电势、快速的光电响应、宽的线性范围、良好的重现性和重复利用特点。4.构建高度有序的单分子膜（纳米金-卟啉化合物修饰导电玻璃（ITO）作基底电极）体系并应用于化学修饰电极研究电子转移过程,为我们从新的角度研究界面电子转移现象及其机制提供了强有力的工具。基于此,在光诱导条件下,以卟啉化合物与苯醌作为配对物质,较为系统地研究了其在模拟生物膜界面（固/液）上的光电转换行为和电子转移过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 研究背景
• 问题的提出
• 本文的工作
• 第一章 综述
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料
• 1.2.1 纳米材料的定义
• 1.2.2 纳米材料的分类
• 1.2.3 纳米材料的特性
• 1.3 卟啉化合物的结构和性质
• 1.3.1 卟啉化合物的性质
• 1.4 二氧化钛的结构和性质
• 1.4.1 二氧化钛的结构
• 1.4.2 二氧化钛的光催化性能
• 2 光催化技术存在的科学技术难题'>1.4.3 TiO₂光催化技术存在的科学技术难题
• 2 纳米复合材料的研究进展及应用'>1.5 卟啉-TiO₂纳米复合材料的研究进展及应用
• 1.6 电化学扫描显微镜（SECM）技术
• 1.6.1 SECM 的实验装置
• 1.6.2 工作原理
• 参考文献
• 2/CoTCPP 纳米复合膜电子转移的研究'>第二章 光诱导TiO₂/CoTCPP 纳米复合膜电子转移的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 主要试剂、仪器
• 2.2.2 纳米复合材料的合成与制备
• 2.2.3 样品的表征方法
• 2.2.4 样品的光学性质的评价
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 表征分析
• 2.3.2 光强对电子转移的影响
• 2.4 结论
• 参考文献
• 2/CoTCPP 纳米材料的光电化学传感的研究'>第三章 基于TiO₂/CoTCPP 纳米材料的光电化学传感的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验过程
• 3.2.1 材料与试剂
• 3.2.2 仪器设备
• 3.2.3 样品的表征方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 纳米材料的表征
• 3.3.2 氢醌的光化学氧化
• 3.3.3 HQ 的光化学检测
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 光诱导纳米金-卟啉自组装膜异相电子转移
• 4.1 引言
• 4.2 实验过程
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 巯基卟啉SAMs 的制备过程及表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 自组装膜紫外可见吸收表征
• 4.3.2 自组装膜电化学表征
• 4.3.3 自组装膜光电化学测量
• 4.4 结论
• 参考文献
• 在读硕士期间发表的论文
• 致谢