AgI/TiO2纳米复合材料热致变色及稳定性的研究

论文摘要

纯AgI颗粒在150℃时会从β相转变到α相,同时伴随着颜色的改变。但是,由于纯AgI在光照下十分不稳定,容易分解为金属银,因而制约了它在各个领域的应用。鉴于此,我们第一次发现了当AgI与TiO2形成纳米复合材料后,不仅其可逆热致变色的温度明显降低,而且其在室内日光照射下表现出优良的的光稳定性。在本论文中,主要是从热致变色以及光稳定性两个方面来研究AgI/TiO2纳米复合材料,其主要研究内容如下：1.制备了AgI/TiO2（P25）, AgI/TiO2 （R）以及AgI/Anatase-TiO2（A）三种纳米复合材料,采用透射电子显微镜（TEM）、不同温度下的X射线衍射分析,以及紫外可见漫反射分析测试方法,研究了这些AgI/TiO2纳米复合材料的可逆热致变色的现象。结果表明,三种不同晶型TiO2负载的AgI纳米复合材料都在AgI的β到α相的相变点表现出十分明显的可逆热致变色现象,即从150℃以下的淡黄色变为150℃时的深卡其色。与此同时,AgI/TiO2（P25）纳米复合材料则在加热-冷却循环情况下,在其变温的紫外可见漫反射图谱中出现了回滞曲线。这种α到β相的滞后现象可能是因为在该复合材料体系中AgI纳米颗粒具有更高的表面能。2.采用荧光光谱分析、光电流衰减分析,以及正电子湮没等分析手段,研究了AgI/TiO2（P25）纳米复合材料光稳定性的机理。研究发现,纯AgI在光照条件下之所以不稳定,是因为在其表面存在大尺寸的深能态电子陷阱,如：I-空位团簇（Ag+-I-v-Ag+I-v-Ag+）,这些电子陷阱会捕获光生电子,形成银离子团簇。而一旦AgI与TiO2形成纳米复合材料后,原本存在于纯AgI表面作为深能态电子陷阱的I-空位团簇,被AgI/TiO2界面上所形成的Ag+-O2--Ti4+化学键取代,抑制了AgI在光照条件下形成银原子簇团（Agn）,从而使AgI/TiO2纳米复合材料具有优良的光稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米及纳米复合材料
• 1.1.1 纳米复合材料的基本概念
• 1.1.2 纳米材料呈现出的独特的效应
• 1.1.3 纳米粒子的特性
• 1.2 纳米半导体材料与其载流子的复合理论概述
• 1.2.1 纳米复合半导体
• 1.2.2 载流子复合理论
• 1.3 材料的热致变色现象
• 1.3.1 热致变色的基本概念及研究背景
• 1.3.2 热致变色的基本原理
• 1.3.3 热致变色材料的应用
• 1.4 AgI材料的结构与特性
• 1.4.1 卤化银材料的研究进展
• 1.4.2 AgI的结构特性
• 1.5 课题研究的内容、目的及意义
• 2纳米复合材料的热致变色现象的研究'>第二章. AgI/TiO₂纳米复合材料的热致变色现象的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验仪器和药品
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验药品
• 2.3 样品的合成
• 2的制备'>2.3.1 金红石相TiO₂的制备
• 2的制备'>2.3.2 锐钛矿相TiO₂的制备
• 2（P25）与AgI的复合'>2.3.3 锐钛矿相,金红石相,以及TiO₂（P25）与AgI的复合
• 2纳米复合材料的表征以及性能测试设计'>2.4 AgI/TiO₂纳米复合材料的表征以及性能测试设计
• 2.4.1 样品的表征
• 2.4.2 变温的紫外可见漫反射试验的设计
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 样品的热重分析
• 2.5.2 样品的XRD测试
• 2.5.3 样品的TEM和HRTEM形貌图
• 2.5.4 样品的热致变色现象
• 2.6 小结
• 2光稳定性的研究'>第三章 AgI-TiO₂光稳定性的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验设计
• 3.2.1 光电流试验的设计
• 3.2.2 正电子湮没测试的设计
• 2以及纯AgI材料光热稳定性的对比'>3.3 AgI/TiO₂以及纯AgI材料光热稳定性的对比
• 3.4 荧光光谱分析
• 3.5 光电流衰减的研究
• 3.6 样品的正电子湮没的研究
• 3.7 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间发表的论文