功能化二氧化鈦納米管陣列材料與環(huán)境應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　《功能化二氧化鈦納米管陣列材料與環(huán)境應(yīng)用》是以新型的陽(yáng)極氧化TiO2納米管陣列功能材料為主要介質(zhì)，以環(huán)境科學(xué)發(fā)展面臨的三大挑戰(zhàn)——重金屬污染、持久性有機(jī)污染物的消減，高毒性有機(jī)污染物的快速檢測(cè)，綠色清潔能源的構(gòu)建為主要研究方向展開(kāi)科學(xué)研究。全書(shū)共設(shè)7章，從TiO2納米材料的特性為出發(fā)點(diǎn)，探討了陽(yáng)極氧化TiO2納米管陣列的生長(zhǎng)機(jī)理，應(yīng)用各種化學(xué)、電化學(xué)手段將貴金屬納米顆粒、碳納米管、窄禁帶氧化物半導(dǎo)體、硫?qū)侔雽?dǎo)體等修飾到TiO2納米管陣列上，制備了一系列結(jié)構(gòu)高度有序，具有優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率、光學(xué)特性、電學(xué)特性的納米功能材料，在污染控制、污染分析、新能源開(kāi)發(fā)三方面取得初步應(yīng)用成效。　　《功能化二氧化鈦納米管陣列材料與環(huán)境應(yīng)用》可為從事光電納米功能材料制備及應(yīng)用研究的同行們提供有益借鑒。

書(shū)籍目錄

序前言第1章 二氧化鈦半導(dǎo)體納米材料的應(yīng)用與發(fā)展1.1 能帶理論與半導(dǎo)體1.2 半導(dǎo)體納米材料1.2.1 半導(dǎo)體納米材料的光學(xué)特性1.2.2 半導(dǎo)體納米材料的電學(xué)特性1.2.3 半導(dǎo)體納米材料的光電催化特性1.3 半導(dǎo)體納米技術(shù)在環(huán)境污染控制與診斷中的應(yīng)用1.4 粉體二氧化鈦在光催化應(yīng)用領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀1.4.1 TiOz光催化機(jī)理1.4.2 摻雜金屬、非金屬離子改性1.4.3 貴金屬沉積修飾1.4.4 窄禁帶半導(dǎo)體復(fù)合修飾1.5 二氧化鈦納米材料在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用1.5.1 TiO2氣敏傳感器1.5.2 TiO2生物傳感器1.6 二氧化鈦納米管的研究現(xiàn)狀1.6.1 TiO2納米管的傳統(tǒng)制備方法概述1.6.2 陽(yáng)極氧化TiO2納米管陣列制備概述1.6.3 二氧化鈦納米管陣列應(yīng)用研究1.7 小結(jié)參考文獻(xiàn)第2章 氧化鈦納米管陣列的生長(zhǎng)機(jī)理2.1 納米管陣列制備的電化學(xué)過(guò)程2.2 無(wú)機(jī)水溶液制備TiOz納米管陣列2.2.1 不同pH條件下的TiO2納米管陣列形貌2.2.2 TiO2納米管陣列生長(zhǎng)過(guò)程2.3 影響納米管陣列形貌的重要因素2.3.1 氧化電壓對(duì)納米管孔徑的影響2.3.2 溶液酸度對(duì)納米管長(zhǎng)度的影響2.3.3 影響納米管管壁厚度的關(guān)鍵因素2.4 陽(yáng)極氧化鋁多孔膜與陽(yáng)極氧化鈦納米管陣列生長(zhǎng)機(jī)理比較探討2.4.1 陽(yáng)極氧化鋁多孔膜的形成機(jī)理2.4.2 氧化鈦納米管相互分離機(jī)理解析2.5 小結(jié)參考文獻(xiàn)第3章 碳材料修飾二氧化鈦納米管陣列3.1 有序碳納米管修飾TiO2納米管陣列光催化應(yīng)用3.1.1 “Tube-in_tube”型C-TiO2納米管陣列的化學(xué)氣相沉積制備3.1.2 “Tube-in-tube”型C-TiO2納米管陣列的結(jié)構(gòu)表征3.1.3 “Tube-in-tube”型C-TiO2納米管陣列對(duì)有機(jī)污染物的吸附、光催化性能研究3.2 定向生長(zhǎng)碳納米棒及氮摻雜復(fù)合TiO2納米管陣列光催化應(yīng)用3.2.1 定向生長(zhǎng)碳納米棒及氮摻雜復(fù)合TiO2納米管陣列制備3.2.2 復(fù)合TiO2納米管陣列的SEM、XRD、UV-vis分析3.2.3 復(fù)合TiO2納米管陣列的：Raman、XPS精細(xì)結(jié)構(gòu)分析3.2.4 復(fù)合TiO2納米管陣列的光電性質(zhì)分析3.2.5 復(fù)合TiO2納米管陣列光催化降解有機(jī)污染物3.3 碳材料修飾TiO2納米管陣列在清潔能源中的應(yīng)用3.3.1 無(wú)序CNT、Pt納米顆粒修飾TiO2納米管陣列3.3.2 Pt納米顆粒修飾“Tube-in-tube”C-TiO2納米管陣列3.4 Pt／CNTS／TiO2納米管陣列葡萄糖生物傳感器3.5 展望參考文獻(xiàn)第4章 貴金屬納米顆粒功能化TiO2納米管陣列研究4.1 PtAu納米顆粒電催化改性TiO2納米管陣列在構(gòu)建清潔能源電池中的應(yīng)用4.1.1 PtAu納米顆粒修飾的TiO2納米管陣列的制備、表征4.1.2 PtAu／TiO2納米管陣列應(yīng)用于甲醇催化氧化4.1.3 PtAu組分變化對(duì)甲醇催化氧化效率的影響4.2 PtAu／TiO2納米管陣列葡萄糖生物傳感器4.3 Ag納米顆粒改性TiO2納米管陣列電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)苯并芘4.3.1 Ag／TiO2納米管陣列的電化學(xué)發(fā)光性能……第5章 氧化物敏化二氧化鈦納米管陣列功能材料的環(huán)境有害物質(zhì)凈化處理第6章 硫?qū)侔雽?dǎo)體納米材料修飾二氧化鈦納米管陣列第7章 二氧化鈦納米管陣列在納米材料制備中的應(yīng)用研究彩圖

章節(jié)摘錄

　?。?）介電限域效應(yīng)當(dāng)用電容率較小的材料修飾半導(dǎo)體納米材料表面時(shí)，帶電的半導(dǎo)體納米粒子發(fā)出的電場(chǎng)線很容易穿過(guò)電容率比自己小的包覆層。因此，屏蔽效應(yīng)減小，帶電粒子間的庫(kù)侖作用力增強(qiáng)，結(jié)果增強(qiáng)了激子的結(jié)合能和振子強(qiáng)度，引起量子點(diǎn)電子結(jié)構(gòu)變化。量子點(diǎn)中的電子、空穴和激子等載流子受到影響，這種現(xiàn)象稱為介電限域效應(yīng)。對(duì)于超微粒子來(lái)說(shuō)，隨著粒徑減小，紅移和藍(lán)移同時(shí)起作用，一般導(dǎo)致藍(lán)移的電子一空穴空間限域起主導(dǎo)作用，因而主要觀察到的為量子尺寸效應(yīng)。但是當(dāng)對(duì)超微粒表面進(jìn)行化學(xué)修飾后，如果半導(dǎo)體材料和包覆材料的介電常數(shù)相差較大，便產(chǎn)生明顯的介電限域效應(yīng)，屏蔽效應(yīng)減弱。半導(dǎo)體材料和包覆材料的介電常數(shù)差值越大，則介電限域效應(yīng)越強(qiáng)，紅移越大?！　‘?dāng)表面效應(yīng)引起的能量變化大于由于空間效應(yīng)所引起的變化時(shí)，超微粒的表觀帶隙減小，反應(yīng)到吸收光譜上就表現(xiàn)出明顯的紅移現(xiàn)象。因此，納米半導(dǎo)體微粒增強(qiáng)的介電限域效應(yīng)，使它的光學(xué)性能不同于常規(guī)的半導(dǎo)體。當(dāng)納米顆粒的粒徑小到一定值時(shí)，可在一定波長(zhǎng)的光激發(fā)下發(fā)光。例如，粒徑小于6nm的硅在室溫下可發(fā)射可見(jiàn)光，這是由半導(dǎo)體納米晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的尺寸量子效應(yīng)和介電限域效應(yīng)并由此派生出的獨(dú)特的發(fā)光特性。半導(dǎo)體的光致發(fā)光原理如圖1-2所示。

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