TiO2-Cu2O纳米复合膜的制备、性质研究及其应用

论文摘要

纳米TiO2是一种禁带宽度较大的n型半导体材料，只能为紫外光所激发，降低了太阳能的利用率，且由于光激发产生的电子与空穴的复合率很高，使得TiO2的光催化效率降低；而纳米Cu2O是禁带宽度较窄的p型半导体材料，禁带宽度约为2.17eV，能吸收近紫外线，可以被400-500nm可见光激发。并且在太阳能电池的应用中，已证明了Cu2O是一种可见光催化剂，具有良好的光催化性能并且储量大，无毒廉价。但是单一的Cu2O很活泼，容易被氧化而失去活性，因而在应用方面受到限制。曾有报道用电化学方法制备TiO2-Cu2O异质结薄膜电极，当发现TiO2和Cu2O复合后，不但可以提高了TiO2的太阳光利用效率，还能增强Cu2O的稳定性。本论文主要工作是用溶胶-凝胶法在载玻片基底上运用提拉法得到TiO2薄膜，然后又用化学沉积法制备了纳米TiO2-Cu2O复合膜。经SEM、TEM和HRTEM表征，发现组成复合膜的颗粒很小，通过紫外可见吸收发现，随其粒径变小吸收峰有“蓝移”现象，说明了组成该纳米复合膜的颗粒具有量子尺寸效应。根据XRD和XPS研究证明，所制得的纳米TiO2-Cu2O复合膜性能稳定，经过半年和一年后再次测定，仍没有其他价态的铜存在，证明了复合膜中氧化亚铜的稳定性很好。将此复合膜进行紫外可见透射率的测试，并与TiO2膜相比，复合膜吸收了约60％的紫外光和几乎全部的近紫外光，且在可见部分透射率却明显提高。我们又根据此现象对复合膜进行了荧光光谱测试，发现用最佳激发波长270nm对其进行激发，在369、450、470、480和495nm处出现了明显的发射峰，这些为我们研制开发新型的半导体纳米光电材料提供了重要的依据。根据纳米TiO2-Cu2O复合膜特殊的光学性质，我们将其应用到防虫灯罩上，通过实验室和户外草地的实验表明，这种新型的防虫灯罩对防止户外昆虫影响照明的效果非常好，有较高的应用价值。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料简介
• 1.1.1 纳米材料的特性
• 1.1.2 纳米材料的制备
• 1.1.3 纳米材料的应用
• 2的研究'>1.2 纳米TiO₂的研究
• 2的制备'>1.2.1 纳米TiO₂的制备
• 1.2.2 结构与性质
• 1.3 纳米氧化亚铜的研究
• 2O的制备'>1.3.1 纳米Cu₂O的制备
• 1.3.2 结构与性质
• 1.4 纳米复合材料
• 1.4.1 纳米复合材料的性能
• 2O复合材料'>1.4.2 纳米Cu₂O复合材料
• 1.5 选题依据、可行性及意义
• 2—Cu₂O复合膜的制备和表征'>第二章 TiO₂—Cu₂O复合膜的制备和表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品及仪器
• 2.2.2 实验步骤
• 2.3 实验表征
• 2膜和TiO₂-Cu₂O复合膜的形貌'>2.3.1.TiO₂膜和TiO₂-Cu₂O复合膜的形貌
• 2-Cu₂O复合膜的TEM、HR-TEM和SAED（电子显出衍射）图'>2.3.2 TiO₂-Cu₂O复合膜的TEM、HR-TEM和SAED（电子显出衍射）图
• 2-Cu₂O复合膜的晶体结构'>2.3.3 TiO₂-Cu₂O复合膜的晶体结构
• 2-Cu₂O复合膜的漫反射（DRS）光潜研究'>2.3.4 TiO₂-Cu₂O复合膜的漫反射（DRS）光潜研究
• 2.4 本章小结
• 2-Cu₂O纳米复合膜荧光性质的研究及其在防虫灯罩中的应用'>第三章 TiO₂-Cu₂O纳米复合膜荧光性质的研究及其在防虫灯罩中的应用
• 3.1 引言
• 2-Cu₂O纳米复合膜荧光学性质'>3.2 TiO₂-Cu₂O纳米复合膜荧光学性质
• 3.2.1 实验药品及仪器
• 3.2.2 实验步骤
• 2-Cu₂O纳米复合膜荧光性质的研究'>3.2.3.TiO₂-Cu₂O纳米复合膜荧光性质的研究
• 2-Cu₂O纳米复合膜在防虫灯罩中的应用研究'>3.3 TiO₂-Cu₂O纳米复合膜在防虫灯罩中的应用研究
• 3.3.1 实验室阶段
• 3.3.2 户外实验
• 3.3.3 防虫灯罩研究的意义
• 3.4 本章小结
• 第四章 总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢