二氧化钛阵列纳米管的制备和结构表征.doc
约36页DOC格式手机打开展开
二氧化钛阵列纳米管的制备和结构表征,二氧化钛阵列纳米管的制备和结构研究13700字原创毕业论文，仅在本站独家提交，大家放心使用目录摘要1第1章 绪论31.1课题背景31.2二氧化钛纳米管制备结构研究进展41.2.1模板法制备41.2.2水热合成法41.2.3阳极氧化法51.3论文的主要研究内容和意义5第2章 实验材料和实验方法72.1实验材料及装置72....
内容介绍
此文档由会员 对比的差异 发布
二氧化钛阵列纳米管的制备和结构研究
13700字
原创毕业论文，仅在本站独家提交，大家放心使用
目录
摘要 1
第1章 绪论 3
1.1课题背景 3
1.2二氧化钛纳米管制备结构研究进展 4
1.2.1模板法制备 4
1.2.2水热合成法 4
1.2.3阳极氧化法 5
1.3论文的主要研究内容和意义 5
第2章 实验材料和实验方法 7
2.1实验材料及装置 7
2.1.1 实验材料 7
2.1.2实验设备仪器 7
2.2实验装置 8
2.3实验步骤 9
2.4材料表征 10
第3章 水系电解液中TiO2纳米管阵列的制备 12
3.1 F-浓度对阳极氧化产物形貌的影响 12
3.2氧化电压对阳极氧化产物形貌的的影响 14
3.3氧化时间对阳极氧化产物形貌的影响 16
3.4热处理温度对阳极氧化产物的形貌及结构影响 18
本章小结 20
第4章 有机系电解液中TiO2纳米管阵列 21
4.1 F-浓度对阳极氧化产物形貌的影响 21
4.2水含量对阳极氧化产物形貌的的影响 22
4.3电压对阳极氧化产物形貌的的影响 24
4.4氧化时间对阳极氧化产物形貌的影响 24
4.5热处理温度对阳极氧化产物的形貌及结构影响 27
本章小结 29
第5章 结论及展望 30
5.1结论 30
5.2展望 30
致谢 32
参考文献 33
摘要
二氧化钛(TiO2)纳米材料作为一种绿色功能材料，能够广泛的应用于食品、塑料、造纸、陶瓷、传感器、介电材料、光解水制氢、光催化以及能源等领域。纳米功能材料的微观结构对它的性质有很大影响。近年来，纳米尺寸材料如纳米线、纳米棒、纳米纤维和纳米管等，由于其具有独特的结构与优异的性能，受到了广泛的关注。TiO2纳米管阵列膜与 TiO2纳米晶膜相比具有更大的比表面积和更强的吸附能力，因此，表现出更高的光催化性能和光电转化效率，并已经应用于光催化剂、太阳能电池、气敏传感材料、催化剂载体和超级电容器等领域。
如何获得性质优良的TiO2纳米管是一个值得探究的话题。其制备方法很多本文在分析比较多种方法后选择阳极氧化法对其制备进行一系列研究。随着阳极氧化技术的不断发展和完善，人们发现通过调节阳极氧化时间、电压和电解液系统、成分、温度等实验参数可对阳极氧化产物的形貌进行有效调控，但对其相应内在联系和机理的认识和理解则相对欠缺，因此，进一步开展系统和深入的研究工作仍具有重要价值和意义。
本文用阳极氧化法制备 TiO2纳米管阵列膜。具体研究内容如下：比较几种常见的制备 TiO2纳米管的方法，比较优劣，选择电化学阳极氧化法来制备TiO2纳米管阵列薄膜，在此基础上选择两种溶液（水系环境和有机系环境）作为电解液，在不同的制备条件下进行实验，系统研究不同电解液体系对TiO2纳米管阵列的形成过程、几何形貌的影响，探明阳极氧化制备工艺参数与TiO2纳米管阵列形貌的内在联系，实现TiO2纳米管阵列的可控制备和优化，同时丰富和完善TiO2纳米管阵列的形成和生长机理，分析HF浓度、阳极氧化电压和氧化时间对水系和有机系电解液中TiO2纳米管阵列形貌结构的影响，并详细探讨其形成过程与机理；同时，考察了不同热处理温度对TiO2纳米管阵列形貌和结构的影响。分析了TiO2纳米管阵列形成的基本机理。 采用SEM、XRD对制备出的二氧化钛纳米管阵列进行表面形貌、内部结构以及晶体结构的表征，分析其结构形成的机理。最后根据其成纳米管的形貌分析相对合理的制备方案。
关键词：二氧化钛 阳极氧化 纳米管阵列结构
Abstract
TiO2 nano-material，as an important functional material，is widely applied in fields like food， plastic， paper making，dielectric material， sensor， ceramic， hydrogen production， photocatalyst and clean energy，et al.The characteristics of functional nano-material are greatly related with its microscopic structure. Recently，the nano-structures，such as nanorod， nanowire， nanotube et al， have gained much attention because of their unique microstructures and excellent performances. In comparison with TiO2 nano-crystallite film，the TiO2 nanotubes array film possesses higher specific surface area and stronger adsorption capability. Therefore， it exhibits better photo-catalysis capability and higher photoelectric conversion efficiency. The TiO2 nanotubes array film has been widely applied in the fields of photocatalyst， solar cell， gas sensor，catalyst carrier，super-capacitor，and so on.
Highly ordered metal oxide nanotube arrays have special advantages in electrochemical energy storage and conversion devices. How to realize the high controllability of the morphology of these nanomaterials is the prerequisite for practical applications. Due to its simplicity, reliability, low cost and facile large-scale fabrication,anodization is one of the most effectively methods to prepare nanostructure arrays.
In this paper， TiO2 nanotubes array was formed by electrochemical anodization method， and it was assembled to fabricate dye-sensitized TiO2 nanotubes array film solar cell. The main contents as follows：We chose electrochemical anodization method to prepare TiO2 nanotubes array. And the experiments performed in two kinds of electrolyte. The formation mechanism of TiO2 nanotubes array during electrochemical anodization was discussed.The surface morphology, inner microstructure and chemical bonding of TiO2 nanotubes array characterized by Scanning Electronic Microscope (SEM)，Transmission Electron Microscopy (TEM)，and X-Ray Diffraction (XRD) ,respectively. It indicated that the crystal structure of TiO2 nanotubes was related with whose annealed temperature.
Keywords： Titiania Anodic oxidation Nanotube array structure
13700字
原创毕业论文，仅在本站独家提交，大家放心使用
目录
摘要 1
第1章 绪论 3
1.1课题背景 3
1.2二氧化钛纳米管制备结构研究进展 4
1.2.1模板法制备 4
1.2.2水热合成法 4
1.2.3阳极氧化法 5
1.3论文的主要研究内容和意义 5
第2章 实验材料和实验方法 7
2.1实验材料及装置 7
2.1.1 实验材料 7
2.1.2实验设备仪器 7
2.2实验装置 8
2.3实验步骤 9
2.4材料表征 10
第3章 水系电解液中TiO2纳米管阵列的制备 12
3.1 F-浓度对阳极氧化产物形貌的影响 12
3.2氧化电压对阳极氧化产物形貌的的影响 14
3.3氧化时间对阳极氧化产物形貌的影响 16
3.4热处理温度对阳极氧化产物的形貌及结构影响 18
本章小结 20
第4章 有机系电解液中TiO2纳米管阵列 21
4.1 F-浓度对阳极氧化产物形貌的影响 21
4.2水含量对阳极氧化产物形貌的的影响 22
4.3电压对阳极氧化产物形貌的的影响 24
4.4氧化时间对阳极氧化产物形貌的影响 24
4.5热处理温度对阳极氧化产物的形貌及结构影响 27
本章小结 29
第5章 结论及展望 30
5.1结论 30
5.2展望 30
致谢 32
参考文献 33
摘要
二氧化钛(TiO2)纳米材料作为一种绿色功能材料，能够广泛的应用于食品、塑料、造纸、陶瓷、传感器、介电材料、光解水制氢、光催化以及能源等领域。纳米功能材料的微观结构对它的性质有很大影响。近年来，纳米尺寸材料如纳米线、纳米棒、纳米纤维和纳米管等，由于其具有独特的结构与优异的性能，受到了广泛的关注。TiO2纳米管阵列膜与 TiO2纳米晶膜相比具有更大的比表面积和更强的吸附能力，因此，表现出更高的光催化性能和光电转化效率，并已经应用于光催化剂、太阳能电池、气敏传感材料、催化剂载体和超级电容器等领域。
如何获得性质优良的TiO2纳米管是一个值得探究的话题。其制备方法很多本文在分析比较多种方法后选择阳极氧化法对其制备进行一系列研究。随着阳极氧化技术的不断发展和完善，人们发现通过调节阳极氧化时间、电压和电解液系统、成分、温度等实验参数可对阳极氧化产物的形貌进行有效调控，但对其相应内在联系和机理的认识和理解则相对欠缺，因此，进一步开展系统和深入的研究工作仍具有重要价值和意义。
本文用阳极氧化法制备 TiO2纳米管阵列膜。具体研究内容如下：比较几种常见的制备 TiO2纳米管的方法，比较优劣，选择电化学阳极氧化法来制备TiO2纳米管阵列薄膜，在此基础上选择两种溶液（水系环境和有机系环境）作为电解液，在不同的制备条件下进行实验，系统研究不同电解液体系对TiO2纳米管阵列的形成过程、几何形貌的影响，探明阳极氧化制备工艺参数与TiO2纳米管阵列形貌的内在联系，实现TiO2纳米管阵列的可控制备和优化，同时丰富和完善TiO2纳米管阵列的形成和生长机理，分析HF浓度、阳极氧化电压和氧化时间对水系和有机系电解液中TiO2纳米管阵列形貌结构的影响，并详细探讨其形成过程与机理；同时，考察了不同热处理温度对TiO2纳米管阵列形貌和结构的影响。分析了TiO2纳米管阵列形成的基本机理。 采用SEM、XRD对制备出的二氧化钛纳米管阵列进行表面形貌、内部结构以及晶体结构的表征，分析其结构形成的机理。最后根据其成纳米管的形貌分析相对合理的制备方案。
关键词：二氧化钛 阳极氧化 纳米管阵列结构
Abstract
TiO2 nano-material，as an important functional material，is widely applied in fields like food， plastic， paper making，dielectric material， sensor， ceramic， hydrogen production， photocatalyst and clean energy，et al.The characteristics of functional nano-material are greatly related with its microscopic structure. Recently，the nano-structures，such as nanorod， nanowire， nanotube et al， have gained much attention because of their unique microstructures and excellent performances. In comparison with TiO2 nano-crystallite film，the TiO2 nanotubes array film possesses higher specific surface area and stronger adsorption capability. Therefore， it exhibits better photo-catalysis capability and higher photoelectric conversion efficiency. The TiO2 nanotubes array film has been widely applied in the fields of photocatalyst， solar cell， gas sensor，catalyst carrier，super-capacitor，and so on.
Highly ordered metal oxide nanotube arrays have special advantages in electrochemical energy storage and conversion devices. How to realize the high controllability of the morphology of these nanomaterials is the prerequisite for practical applications. Due to its simplicity, reliability, low cost and facile large-scale fabrication,anodization is one of the most effectively methods to prepare nanostructure arrays.
In this paper， TiO2 nanotubes array was formed by electrochemical anodization method， and it was assembled to fabricate dye-sensitized TiO2 nanotubes array film solar cell. The main contents as follows：We chose electrochemical anodization method to prepare TiO2 nanotubes array. And the experiments performed in two kinds of electrolyte. The formation mechanism of TiO2 nanotubes array during electrochemical anodization was discussed.The surface morphology, inner microstructure and chemical bonding of TiO2 nanotubes array characterized by Scanning Electronic Microscope (SEM)，Transmission Electron Microscopy (TEM)，and X-Ray Diffraction (XRD) ,respectively. It indicated that the crystal structure of TiO2 nanotubes was related with whose annealed temperature.
Keywords： Titiania Anodic oxidation Nanotube array structure
