Au-Pt摻雜TiO2空心微球的制備及光電性能研究.pdf

1、TiO2是一種多功能半導(dǎo)體材料，安全無毒、穩(wěn)定性好、廉價易得，是光電應(yīng)用領(lǐng)域的熱門研究材料，但受自身能帶結(jié)構(gòu)、晶型、比表面積、顆粒邊界等限制，其光電性能需要進(jìn)一步的提高。其中提高TiO2材料光電性能的一種有效途徑就是制備反射折射性能好、比表面積大、形貌可控的空心球材料。另外引入貴金屬Au、Pt等，擴(kuò)寬TiO2材料光響應(yīng)范圍，促進(jìn)材料表面電子-空穴對的分離，可以進(jìn)一步提升TiO2的光電性能。因此本論文結(jié)合空心球結(jié)構(gòu)和貴金屬摻雜能有效提高其

2、光電性能的特點(diǎn)，可控制備了Au/Pt摻雜的TiO2空心微球，并探究其光電性能。
　　本文首先采用簡單易操作的溶劑熱法一步制備了TiO2空心微球，并在微球表面采用原位還原法均勻沉積不同量的納米Au，通過評價TiO2/Au在紫外光和可見光下亞甲基藍(lán)(MB)的光催化性能來研究納米Au對TiO2空心材料光電性能的影響。納米Au的沉積能有效提高材料的光催化活性，并將吸光區(qū)域由紫外光拓展到可見光。納米Au沉積存在最佳沉積量，沉積量2.8 wt

3、％時，對MB降解效果最顯著，150 min紫外光照射下降解率為99.77％，可見光下達(dá)84.25％。
　　為解決微球表面沉積貴金屬易脫落和阻礙光入射的問題，本文以尺寸和形貌可控的Au@SiO2球?yàn)橛材０?、SiO2為保護(hù)層，制備了TiO2包覆納米Au的結(jié)構(gòu)完整的銳鈦礦型Au@TiO2空心球材料，探究了不同燒結(jié)溫度對材料形貌、結(jié)構(gòu)、晶型、比表面積的影響，并研究了其光電性能。500℃低溫?zé)Y(jié)的材料，表面纖維狀結(jié)構(gòu)使其比表面積達(dá)77.36

4、m2/g，表現(xiàn)出優(yōu)異的MB吸附性能，黑暗條件下30min內(nèi)17.61mg/L溶液染料去除率達(dá)77.27％;800℃高溫?zé)Y(jié)的材料，結(jié)晶度提高，在MB降解實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出較優(yōu)的吸附性能及與P25相媲美的催化性能。另外，將高溫?zé)Y(jié)材料作為光散射層用于DSSC雙層結(jié)構(gòu)電極，與純P25電極相比，光電流和光電轉(zhuǎn)化效率分別提高了13.12％和9.34％。
　　由于Au@TiO2空心球排列無序會引起光電子傳遞損失，本文提出以粒徑和成分可控的M(Au

5、/Pt)@RF（樹脂）為模板，在導(dǎo)電玻璃上制備三維有序大孔M@TiO2空心球薄膜，并研究了其光電性能。制備的材料空心球間彼此有序排列且通過大孔通道相互連通，為光電子的傳遞提供有效通道。不同貴金屬摻雜對TiO2紫外光探測性能影響不同:Au改性材料表現(xiàn)出高光響應(yīng)度1561.25A/W，但響應(yīng)時間長，暗電流大;Pt改性材料響應(yīng)時間短，暗電流低至1.913nA，但光響應(yīng)度低;而AuPt合金改性材料綜合兩者優(yōu)勢，響應(yīng)速度快17.5s、光響應(yīng)度高2