电泳沉积制备二氧化钛复合涂层及其光电性能研究

论文摘要

二氧化钛是一种价廉、活性高、化学稳定、无毒无害且性能稳定的半导体材料,在电介质材料、光催化等方面有广泛应用：此外,TiO2独特的光电性质使其在光电化学领域有着广阔的应用前景；但因本身能系（-3.2 eV）较宽,对可见光的利用率极低,使其实际应用受到限制,因此制备具有可见光响应的TiO2催化剂成为人们研究的热点。其中,TiO2与不同能级半导体的复合被认为是一种最为行之有效的方法。本论文首先采用钛酸丁酯[（C4H9O）4Ti]水解法制备TiO2粉体,而后采用电泳沉积法在氧化铟锡（ITO）导电玻璃基体表面制备TiO2/不同能级半导体复合涂层；经450℃烧结处理后,运用SEM、EDX、FT-IR、UV-Vis DRS、XRD等测试手段对复合涂层的表面形貌、组成、电子能带结构和物相进行表征；采用CHI 660C电化学工作站分别在pH=7.00磷酸盐缓冲溶液（PBS）中和以pH= 9.51 Na2CO3-NaHCO3缓冲溶液为支持电解质、0.50 mol·L-1甲醇为电活性物质中测试了复合涂层电极的EIS、Tafel极化曲线和CV,并对其光电性能进行分析,得出以下结论：（1）采用电泳沉积法在ITO导电玻璃基体表面制得均匀致密的TiO2复合涂层,确定其最佳工艺条件；（2）通过XRD分析可知：TiO2复合涂层经450℃烧结处理后,TiO2晶型未改变,复合涂层中的ZnO以六方纤锌矿晶型存在,而GeO2、CuS由于其含量低于XRD的检测限,均未检测到明显的衍射峰；（3）通过UV-Vis DRS分析可知：TiO2复合涂层不仅提高了TiO2对紫外光的吸收,而且可以观测到对可见光也有明显的吸收；（4）采用CHI 660C电化学工作站测试了TiO2复合涂层电极的EIS、Tafel极化曲线和CV,经分析可知：半导体的掺杂量不同及不同光源辐照,TiO2复合涂层电极的光电催化活性不同；在100 W白炽灯辐照下,该电极呈现出明显的光电催化活性,但相对于紫外光照射,其光电催化活性仍较低。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 目录
• 绪论
• 第一章 实验内容
• 1.1 实验试剂和仪器
• 1.1.1 实验试剂
• 1.1.2 实验仪器
• 2粉体的制备'>1.2 TiO₂粉体的制备
• 1.3 电泳沉积涂层
• 1.3.1 悬浮液的配制
• 1.3.2 ITO导电玻璃基体
• 1.3.3 电泳沉积（EPD）
• 1.3.4 涂层的后续处理
• 1.4 样品的表征
• 2复合涂层电极的光电性能'>1.5 电化学方法分析TiO₂复合涂层电极的光电性能
• 1.5.1 电化学阻抗谱（EIS）
• 1.5.2 Tafel极化曲线
• 1.5.3 循环伏安法（CV）
• 第二章 电泳沉积二氧化钛/无机氧化物复合涂层
• 2.1 前言
• 2.2 实验内容
• 2.3 结构与讨论
• 2粉体的表征'>2.3.1 TiO₂粉体的表征
• 2.3.2 电泳沉积（EPD）
• 2/ZnO复合涂层的表征'>2.3.3 TiO₂/ZnO复合涂层的表征
• 2/ZnO复合涂层电极的光电性能'>2.3.4 电化学方法分析TiO₂/ZnO复合涂层电极的光电性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 电泳沉积二氧化钛/无机硫化物复合涂层
• 3.1 前言
• 3.2 实验内容
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 电泳沉积（EPD）
• 2/CuS复合涂层的表征'>3.3.2 TiO₂/CuS复合涂层的表征
• 2/CuS复合涂层电极的光电性能'>3.3.3 电化学方法分析TiO₂/CuS复合涂层电极的光电性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 电泳沉积二氧化钛/掺杂无机物复合涂层
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 电泳沉积（EPD）
• 4.3.2 电泳沉积层的表征
• 2/CuS/GeO₂复合涂层电极的光电性质'>4.3.3 电化学方法分析TiO₂/CuS/GeO₂复合涂层电极的光电性质
• 4.4 本章结论
• 第五章 总结与展望
• 5.1 实验总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历