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摘要：在温和条件下，以掺氟氧化锡（FTO）玻璃为基底合成氧化锌纳米阵列，并以其为模板，制备二氧化钛纳米管阵列。通过调控模板合成时的反应温度、氧化锌纳米结构的生长时间以及溶液浓度等条件，可以方便地获得不同形貌不同特性的二氧化钛纳米管阵列。采用扫描电子显微镜观察二氧化钛纳米管阵列的长度、规整度和管径分布，并用X射线能谱仪定性检测产物微区元素。结合X射线衍射、瞬态光电流响应和UV-Vis吸收光谱等表征结果优化模板合成条件。实验结果表明，以氧化锌为模板制备二氧化钛纳米管阵列的最优条件为氧化锌溶液浓度为0.02 mol/L，反应温度为95 ºC，反应时间90分钟。21650
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毕业论文关键字： 二氧化钛；纳米管阵列；模板法；氧化锌；光电性质
Synthesis of TiO2 Nanotube Arrays through ZnO Templates
Abstract: A TiO2 nanotube array was prepared through a ZnO template on a FTO substrate via a mild method. Large-area ZnO nano arrays of different morphology and properties were achieved conveniently by changing the experimental conditions such as reaction temperature, concentration of growth solution and reaction time. The length, diameter and regularity were characterized by scanning electron microscope (SEM) and field emission scanning electron microscopy (FESEM). The qualitative elementary analysis in micro area of TiO2 nano arrays was obtained via energy dispersive spectrometer (EDS). Combined with X-ray diffracmeter (XRD), transient photocurrent response and UV-Vis absorption spectra the characterization results is the optimization of template synthesis conditions. As a result, the optimal experimental condition is 0.02 mol/L reactant, the reaction temperature is 95 ºC, and the reaction time is 90 min.
KeyWords: TiO2; Nanotube Array; Template method; ZnO; photoelectric property
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 二氧化钛纳米管的研究进展 1
1.2.1 水热法 2
1.2.2 模板法 2
1.2.3 阳极氧化法 3
1.3 二氧化钛纳米管阵列的应用 3
1.3.1 光催化制氢 3
1.3.2太阳能电池 3
1.3.3 敏感材料 4
1.3.4 生物医学材料 4
1.3.5其他 4
1.4 课题研究目的及意义 4
2 实验部分 5
2.1 试剂与材料 6
2.2 仪器与设备 7
2.3 表征方法 7
2.4 氧化锌纳米棒阵列的制备 8
2.4.1氧化锌晶种溶液的制备 8
2.4.2 晶种固化 8
2.4.3 以时间为变量调控氧化锌模板的合成 8
2.4.4 以浓度为变量调控氧化锌模板的合成 8
2.4.5 以温度为变量调控氧化锌模板的合成 8
2.5 二氧化钛纳米管阵列的制备 9
3 结果与讨论 10
3.1 X射线衍射(XRD)光谱 10
3.2 紫外-可见吸收光谱 11
3.2.1 模板与产物的紫外－可见光谱 11
3.2.2 退火前后的紫外－可见光谱 11
4.2.3 不同生长时间所得的模板制备的退火后产物的紫外－可见光谱 12
3.2.4 不同浓度的紫外－可见光谱 12
3.2.5 不同温度的紫外－可见光谱 13
3.3 形貌表征 13
3.4 光电性质 14
4 结论 17
致谢 17
参考文献 19
1 绪论
1.1 课题背景