二氧化钛纳米薄膜材料及应用

第一章绪论

一、TiO2半导体的电子结构与光物理性质

二、TiO2纳米粒子的光催化作用

(一)TiO2光催化氧化还原反应的机理

(二)粒径、掺杂和表面修饰对TiO2光催化反应活性的影响

(三)复合半导体纳米材料的光催化氧化还原反应活性

三、TiO2纳米薄膜的制备、表征和光物理化学性质

(一)TiO2纳米膜的制备

(二)TiO2纳米膜的表征

(三)TiO2纳米膜的光物理性质

(四)TiO2纳米膜的光催化氧化还原反应

第二章TiO2表面结构

一、块晶结构

二、金红石TiO2(110)的结构

(一)(1×1)表面

(二)重构

(三)表面制备建议

三、金红石(100)的表面结构

(一)TiO2(100)-(1×1)表面

(二)重构

四、金红石(001)

五、锐钛矿表面

(一)锐钛矿(101)

(二)锐钛矿(001)

(三)其他锐钛矿表面

六、结论

第三章TiO2纳米膜的制备与表征

一、实验部分

(一)TiO2纳米膜的制备

(二)TiO2纳米膜的表征

二、结果与讨论

(一)TiO2纳米薄膜的晶型与膜的厚度

(二)TiO2纳米膜表面形态分析

三、结论

第4章TiO2纳米薄膜表面形态的多重分形分析

一、引言

二、计算方法

(一)分形的性质

(二)规则分形及其维数

(三)多重分形分析

三、TiO2纳米膜的多重分形分析

(一)TiO2纳米膜的的表面AFM图像和高度分布概率

(二)TiO2薄膜的多重分形计算

(三)多重分形分析结果讨论

四、结论

第五章TiO2纳米薄膜的光物理性质和光活性

一、引言

二、二氧化钛纳米膜的禁带宽和发射光谱研究

(一)实验研究内容

(二)结果与讨论

三、元素掺杂二氧化钛纳米膜的光活性

(一)氮掺杂

(二)碳掺杂

(三)过渡金属掺杂

四、受激电子空穴的复合

(一)捕获位的ShockleyReadHall复合

(二)复合动力学

(三)TiO2表面上的电子空穴消除剂

五、到吸附物种的电荷转移

(一)TiO2表面上的化学吸附氧

(二)光解吸过程中至吸附氧的电荷转移的分形动力学

第六章TiO2纳米膜的光催化降解反应活性研究

一、引言

二、实验内容

(一)TiO2纳米膜的制备和表征

(二)TiO2纳米膜光催化降解反应活性

三、结果与讨论

(一)TiO2的表面结构形态

(二)TiO2纳米膜的紫外可见吸收光谱

(三)TiO2纳米膜的光催化降解反应活性

(四)甲基橙分子的AM1分子模拟计算

(五)TiO2薄膜表面上甲基橙光催化降解反应机理

四、结论

第七章TiO2纳米晶薄膜染料敏化光伏太阳能电池

一、引言

二、TiO2纳米晶膜染料敏化太阳能电池概论

(一)DSC(染料敏化太阳能电池)工作原理

(二)膜形态和电荷一载流子输送

(三)染料修饰介观氧化物膜的光捕获

(四)入射光电流转换效率

(五)量子点敏化剂

(六)现有的DSC装置

(七)光伏性能

三、近期DSC研究的成果

(一)具有低禁带宽生色团的有机染料DSC

(二)染料敏化太阳能电池中高度有序TiO2纳米管阵列的应用

　　本书从TiO2表面结构着手，介绍不同条件下TiO2表面电子结构的多样性。阐述了不同的物理化学制备方法制备的TiO2纳米薄膜的表面形态、光物理性质和化学反应性质。本书着重介绍TiO2纳米薄膜及掺杂TiO2纳米薄膜的光影响机理、光学性质及光物理中的应用，介绍TiO2纳米薄膜及掺杂TiO2纳米薄膜光催化反应机理及在光催化氧化环境污染治理和光敏化光伏太阳能电池中的应用。　　本书可供材料科学、光电催化科学及相关学科研究人员、研究生和大学高年级学生使用。