二氧化钛纳米薄膜材料及应用PDF电子书下载

第一章 绪论 1

一、TiO2半导体的电子结构与光物理性质 1

二、TiO2纳米粒子的光催化作用 4

（一）TiO2光催化氧化还原反应的机理 4

（二）粒径、掺杂和表面修饰对TiO2光催化反应活性的影响 7

（三）复合半导体纳米材料的光催化氧化还原反应活性 8

三、TiO2纳米薄膜的制备、表征和光物理化学性质 10

（一）TiO2纳米膜的制备 10

（二）TiO2纳米膜的表征 11

（三）TiO2纳米膜的光物理性质 13

（四）TiO2纳米膜的光催化氧化还原反应 14

第二章 TiO2表面结构 20

一、块晶结构 20

二、金红石TiO2（110）的结构 23

（一）（1×1）表面 23

（二）重构 38

（三）表面制备建议 44

三、金红石（100）的表面结构 44

（一）TiO2（100）-（1×1）表面 44

（二）重构 45

四、金红石（001） 47

五、锐钛矿表面 49

（一）锐钛矿（101） 50

（二）锐钛矿（001） 51

（三）其他锐钛矿表面 53

六、结论 53

第三章 TiO2纳米膜的制备与表征 61

一、实验部分 61

（一）TiO2纳米膜的制备 61

（二）TiO2纳米膜的表征 63

二、结果与讨论 63

（一）TiO2纳米薄膜的晶型与膜的厚度 63

（二）TiO2纳米膜表面形态分析 66

三、结论 80

第4章 TiO2纳米薄膜表面形态的多重分形分析 83

一、引言 83

二、计算方法 83

（一）分形的性质 83

（二）规则分形及其维数 84

（三）多重分形分析 85

三、TiO2纳米膜的多重分形分析 87

（一）TiO2纳米膜的的表面AFM图像和高度分布概率 87

（二）TiO2薄膜的多重分形计算 89

（三）多重分形分析结果讨论 104

四、结论 111

第五章 TiO2纳米薄膜的光物理性质和光活性 116

一、引言 116

二、二氧化钛纳米膜的禁带宽和发射光谱研究 116

（一）实验研究内容 116

（二）结果与讨论 117

三、元素掺杂二氧化钛纳米膜的光活性 126

（一）氮掺杂 126

（二）碳掺杂 130

（三）过渡金属掺杂 130

四、受激电子空穴的复合 131

（一）捕获位的Shockley-Read-Hall复合 131

（二）复合动力学 132

（三）TiO2表面上的电子空穴消除剂 133

五、到吸附物种的电荷转移 134

（一）TiO2表面上的化学吸附氧 134

（二）光解吸过程中至吸附氧的电荷转移的分形动力学 134

第六章 TiO2纳米膜的光催化降解反应活性研究 144

一、引言 144

二、实验内容 145

（一）TiO2纳米膜的制备和表征 145

（二）TiO2纳米膜光催化降解反应活性 145

三、结果与讨论 145

（一）TiO2的表面结构形态 145

（二）TiO2纳米膜的紫外可见吸收光谱 150

（三）TiO2纳米膜的光催化降解反应活性 151

（四）甲基橙分子的AM1分子模拟计算 152

（五）TiO2薄膜表面上甲基橙光催化降解反应机理 155

四、结论 158

第七章 TiO2纳米晶薄膜染料敏化光伏太阳能电池 162

一、引言 162

二、TiO2纳米晶膜染料敏化太阳能电池概论 162

（一）DSC（染料敏化太阳能电池）工作原理 162

（二）膜形态和电荷-载流子输送 163

（三）染料修饰介观氧化物膜的光捕获 165

（四）入射光电流转换效率 166

（五）量子点敏化剂 171

（六）现有的DSC装置 171

（七）光伏性能 172

三、近期DSC研究的成果 175

（一）具有低禁带宽生色团的有机染料DSC 175

（二）染料敏化太阳能电池中高度有序TiO2纳米管阵列的应用 178