7TiO2SiO2发光材料的制备和发光性质的研究

TiO2SiO2光子晶体的层层自组装制备及其结构色性
能研究的开题报告
题目：TiO2SiO2光子晶体的层层自组装制备及其结构色性能研究
研究背景及意义：
光子晶体是由周期性介质组成的一种光学新材料，具有许多独特的
光学性质，如布拉格衍射、波导效应、反射、折射等，这些性质使得光
子晶体在光电信息、生物医学、环境监测等领域应用广泛。

其中，TiO2
和SiO2是常用的光子晶体材料，在制备中不仅可自由调控晶格常数和折射率，而且具有良好的生物相容性和化学稳定性。

因此，研究TiO2SiO2
光子晶体的制备及性能具有重大意义。

研究内容与方法：
本课题通过层层自组装法制备TiO2SiO2光子晶体，具体步骤如下：1）衬底表面修饰；2）第一层SiO2的沉积；3）TiO2纳米颗粒的修饰和
沉积；4）第二层SiO2的沉积；5）模板退火制备TiO2SiO2光子晶体；6）表征TiO2SiO2光子晶体结构和性能。

表征方法包括：扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外可见吸收光谱、荧光光谱、高角度X射线衍射（HR-XRD）等。

研究预期成果：
本课题尝试通过层层自组装法制备TiO2SiO2光子晶体，并探索其结构色性能，未来可应用于生物医学领域、环境检测等领域，其中具有良
好的应用前景和经济价值。

纳米TiO2的制备及其光催化性能的检验实验报告一、实验目的：1、了解纳米TiO2的性质及应用。

2、掌握制备纳米TiO2的原理和方法，并比较不同方法的优缺点。

3、掌握检验纳米TiO2光催化性能的一般方法。

4、掌握离心机、分光光度计等仪器的使用方法。

二、性质：（1）基本化学性质：纳米TiO2化学性能稳定,常温下几乎不与其它化合物反应,不溶于水、稀酸,溶于氢氟酸和热浓硫酸。

不与空气中CO2 ,SO2 ,O2等反应,具有生物惰性。

纳米TiO2具有热稳定性,无毒性。

与硫酸氢钾或与氢氧化碱或碳酸碱共同熔融成钛酸碱后可溶于水。

相对密度约4.0。

熔点1855℃。

（2）光催化：纳米TiO2是一种n型半导体材料,禁带宽度较宽,其中锐钛型为3.2eV,金红石型为3.0eV,当它吸收了波长小于或等于387.5nm 的光子后,价带中的电子就会被激发到导带,形成带负电的高活性电子e-,同时在价带上产生带正电的空穴h+,吸附在TiO2表面的氧俘获电子形成•O2-,而空穴则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有强氧化性的•OH,反应生成的原子氧、氢氧自由基都有很强的化学活性, 氧化降解大多数有机污染物,同时空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的有机物质中的电子,使原本不吸收光的物质被直接氧化分解,这两种氧化方式可能单独起作用也可能同时起作用,对于不同的物质两种氧化方式参与作用的程度有所不同。

这些原子氧、氢氧自由基和空穴还能与细菌内的有机物反应,生成CO2、H2O 及一些简单的无机物,从而杀死细菌,清除恶臭和油污。

此外,半导体表面产生的高活性电子具有很强的还原能力,电子受体可直接接受光生电子而被还原, 故也可用来还原去除环境中的某些特定污染物,如: Cu2+等有毒离子。

另外,光催化效率与激发态电子、空穴到达表面的时间有关, 纳米TiO2粒子作为光催化剂, 其粒径越小,电子、空穴到达反应表面的数量越多,光催化效率越高但是,由于TiO2本身禁带宽, 产生的电子-空穴对不仅极易复合而且寿命较短, 光响应范围较窄, 使光催化活性受到了一定的限制,且利用的光谱范围受到一定的限制。

《纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究》篇一一、引言随着环境问题的日益严重，光催化技术作为一种新型的环保技术，已经引起了广泛的关注。

纳米TiO2光催化剂作为光催化技术中的核心组成部分，具有高效、稳定、无毒等优点，被广泛应用于废水处理、空气净化、太阳能电池等领域。

本文将重点介绍纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究。

二、纳米TiO2光催化剂的制备1. 物理法物理法主要包括气相法和真空蒸发法等。

气相法是通过将TiO2原料加热至高温，使其在气体状态下凝聚成纳米粒子。

真空蒸发法则是将TiO2原料在真空环境下加热蒸发，然后在冷却过程中形成纳米粒子。

这两种方法虽然可以制备出纯度高、粒径分布窄的纳米TiO2，但设备成本较高，不适合大规模生产。

2. 化学法化学法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。

其中，溶胶-凝胶法是制备纳米TiO2最常用的方法之一。

该方法通过将Ti的前驱体溶解在溶剂中，经过水解、缩合等反应形成溶胶，再通过干燥、煅烧等过程得到纳米TiO2。

该方法设备简单、操作方便，适合大规模生产。

三、纳米TiO2光催化剂的改性为了提高纳米TiO2光催化剂的光催化性能，人们对其进行了各种改性研究。

常见的改性方法包括贵金属沉积、非金属元素掺杂、半导体复合等。

1. 贵金属沉积贵金属如Pt、Ag等可以沉积在纳米TiO2表面，形成肖特基势垒，能够有效地捕获光生电子，抑制电子-空穴对的复合，从而提高光催化性能。

2. 非金属元素掺杂非金属元素如N、C、S等可以掺杂到纳米TiO2晶格中，使其吸收可见光的能力增强，拓宽了光谱响应范围。

同时，掺杂还能够影响晶格缺陷，提高载流子的迁移率，从而提高光催化性能。

3. 半导体复合通过将纳米TiO2与其他半导体材料进行复合，可以形成异质结，提高光生电子和空穴的分离效率。

常见的复合材料包括CdS、ZnO等。

此外，还可以通过形成核壳结构等方式进一步提高光催化剂的稳定性。

四、纳米TiO2光催化剂的应用研究纳米TiO2光催化剂在环保领域具有广泛的应用前景。

《高效TiO2的制备及其光催化性能的研究》一、引言随着环境问题的日益严重，光催化技术因其独特的优势，如节能、环保、高效等，受到了广泛的关注。

其中，TiO2作为一种重要的光催化剂，因其良好的化学稳定性、无毒性、低成本等特性，被广泛应用于废水处理、空气净化、太阳能电池等领域。

因此，研究高效TiO2的制备方法及其光催化性能具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、TiO2的制备方法目前，制备TiO2的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等。

其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、成本低廉等优点，成为一种常见的制备方法。

在本研究中，我们采用溶胶-凝胶法制备高效TiO2。

具体步骤如下：首先，将钛源（如钛酸四丁酯）与溶剂（如乙醇）混合，形成均匀的溶液。

然后，通过控制反应条件（如温度、时间、pH值等），使溶液发生水解和缩聚反应，形成溶胶。

最后，通过干燥、煅烧等步骤，得到TiO2粉末。

三、TiO2的光催化性能研究1. 实验材料与设备实验材料包括TiO2粉末、目标污染物（如有机染料）、实验用水等。

实验设备包括光催化反应器、紫外-可见分光光度计、扫描电子显微镜等。

2. 实验方法与步骤（1）光催化反应实验：将TiO2粉末与目标污染物混合，置于光催化反应器中。

在特定波长的紫外光照射下，观察并记录反应过程及结果。

（2）表征与分析：利用扫描电子显微镜观察TiO2的形貌；利用紫外-可见分光光度计测定TiO2的光吸收性能；通过对比不同条件下光催化反应的效果，分析TiO2的光催化性能。

四、结果与讨论1. 形貌分析通过扫描电子显微镜观察发现，制备的TiO2呈规则的球形或片状结构，粒径分布均匀。

这有利于提高TiO2的光催化性能，因为较小的粒径可以缩短光生电子和空穴的迁移距离，减少复合几率。

2. 光吸收性能分析紫外-可见分光光度计测试结果表明，制备的TiO2具有良好的光吸收性能，能有效地吸收紫外光。

此外，我们还发现不同制备条件下的TiO2光吸收性能有所差异，这可能与TiO2的结晶度、颗粒大小等因素有关。

TiO2溶胶的制备及其光催化性能一、实验目的1•掌握水解法制备TiO2溶胶的基本原理；2.掌握多相光催化反应的催化剂活性评价方法；3•掌握紫外分光光度计的测试原理。

二、TiO2光催化简介1•光催化反应原理自从1972年日本学者Fujishima和Honda在n型半导体TiO2单晶电极上实现了水的光电催化分解制氢气以来，多相光催化技术开始引起世界各行各业科技研究者的极大关注。

半导体多相光催化技术作为一种环境友好型的新型催化技术，在环境治理、新能源开发以及有机合成等领域都有着广泛的应用。

TiO2是n型半导体，根据固体能带理论，TiO2半导体的能带结构是由一个充满电子的低能价带(valenceband，V.B.)和空的高能导带(conductionband，C.B.)构成。

价带和导带之间的不连续区域称为禁带(禁带宽度Eg)。

TiO2(锐钛矿)的Eg=3.2eV,相当于387nm光子的能量。

当TiO2受到波长小于387nm的紫外光照射时，处于价带的电子就可以从价带激发到导带(e-)，同时在价带产生带正电荷的空穴(h+)，从而形成电子-空穴对。

当光生电子和空穴分别扩散到催化剂表面时，和吸附物质作用后会发生氧化还原反应。

其中空穴是良好的氧化剂，电子是良好的还原剂。

大多数光催化氧化反应是直接或间接利用空穴的氧化能力。

空穴一般与TiO2表面吸附的H2O或OH-离子反应形成具有强氧化性的氢氧自由基OH・，它能够无选择性氧化多种有机物并使之彻底矿化，最终降解为CO2、H2O等无害物质。

而光生电子具有强的还原性可以还原去除水体中的金属离子。

光催化过程的基本反应式如下：TiO2+hv(>TiO2的禁带宽度3.2eV)—h++e-h ++e -—>hv （或热量）H 2OH ++OH -OH -+h +f•OHH 2O+h +f•OH +H+空气中游离氧的作用就犹如电子的受体，可形成超氧负离子・02-,超氧负 离子与羟基自由基一样也是强氧化还原活性的离子，它们可以氧化和降解半导 体表面上甚至其附近的许多细菌和其他有机物。

TiO2@SiO2微球的制备及其光催化性能研究吴伟煌;刘颖;王辉;李高英;文晓刚【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2012(043)011【摘要】采用模板法以钛酸丁酯为钛源,SiO2为模板球,制备出了TiO2包覆SiO2微球。

利用SEM、TEM、XRD、EDS对样品形貌、结构和成分进行了表征分析,并测试了样品的光催化性能。

结果表明TiO2@SiO2微球的光催化性能优于用相同方法制得的TiO2的光催化性能,当使用TiO2@SiO2微球为光催化剂时,在光照180min后甲基橙的降解率达到82%,而相同方法制得的TiO2为56%,较后者提高了26%,具有良好的光催化活性。

【总页数】3页(P1506-1508)【作者】吴伟煌;刘颖;王辉;李高英;文晓刚【作者单位】四川大学材料科学与工程学院,四川成都610065;四川大学材料科学与工程学院,四川成都610065;四川大学材料科学与工程学院,四川成都610065;四川大学材料科学与工程学院,四川成都610065;四川大学材料科学与工程学院,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TB333【相关文献】1.SiO2@TiO2核壳微球和TiO2中空微球的制备及其光催化性能 [J], 张中红;薄国帅;李晨;李治辉;曹立新;柳伟;董博华;高荣杰;苏革2.介孔SO42-/W­TiO2@SiO2可见光催化剂的制备及催化性能 [J], 占昌朝;钟明强;陈枫;杨晋涛;曹小华;张旭;刘涛3.复合空心TiO2@SiO2纳米微球光催化性能研究 [J], 方艳芬;汪淑廉;贾漫柯;邓安平;杨静;黄应平4.TiO2@SiO2复合材料的制备及其光催化与抗菌性能的研究 [J], 陈一凡; 唐晓宁; 张彬; 罗勇; 李阳5.花粉-生物模板法制备In2O3中空微球及其光催化性能的研究 [J], 杨静;单聪聪;张鑫;赵浩宇;武博文;刘洋洋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

tio2纳米材料的制备与表征制备和表征二氧化钛（TiO2）纳米材料是一项重要的科学任务，由于其广泛的应用领域，包括光催化、太阳能电池、光电器件、光致发光、药物载体和生物成像等。

下面将介绍一种常用的制备和表征TiO2纳米材料的方法。

制备目前，制备TiO2纳米材料的主要方法包括化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法、水热法、微波等离子体化学方法等。

这里我们以水热法为例。

水热法是一种在高温高压条件下，利用水作为溶剂，使原料在其中发生化学反应并形成结晶的方法。

制备TiO2纳米材料的水热法通常包括以下步骤：1.将一定量的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）和适量的硝酸（HNO3）溶液混合，搅拌均匀。

2.将上述混合液转移到高压反应釜中，密封后置于烘箱中加热至指定温度（通常为150-250℃）。

3.在该温度下保持一定时间（例如1-10小时），使钛酸丁酯和硝酸发生水热反应，生成二氧化钛（TiO2）纳米颗粒。

4.待反应结束后，将反应釜自然冷却至室温，取出产物。

5.用去离子水冲洗产物，去除可能存在的杂质。

6.最后，将产物进行干燥，得到TiO2纳米材料。

表征为了确认制备得到的物质是否为TiO2纳米材料，以及其结构和形貌等性质，我们通常会使用一系列表征方法。

1.X射线衍射（XRD）：XRD可以用于确定材料的晶体结构和相组成。

通过对比标准PDF卡片，可以确认制备得到的物质是否为TiO2纳米材料。

2.扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）：SEM和TEM可以用于观察材料的形貌和尺寸。

通过这些方法，我们可以了解到制备得到的TiO2纳米材料的形状、大小以及分布情况。

3.光电子能谱（XPS）：XPS可以用于分析材料的化学组成和化学状态。

通过这种方法，我们可以确认制备得到的物质是否含有Ti、O元素，并得到它们的比例。

4.紫外-可见光谱（UV-Vis）：UV-Vis可以用于研究材料的电子结构和光学性质。

通过这种方法，我们可以得到制备得到的TiO2纳米材料的吸收边和带隙等信息。