TiO2半导体材料的制备

TiO2半导体材料的制备汇报人：周笛小组成员：周笛张岑郭昂赵雯宁邵晨熠郑安达姜晓乐

彭佳喜陈广远慕林超彭俊钰

裴启俊张炜进中国科学院大连化学物理研究所中国科学院大连化学物理研究所目录前言TiO2半导体材料的制备——Sol-Gel法举例TiO2半导体材料的制备——溶剂热和水热法举例TiO2半导体材料的制备——总结TiO2半导体材料展望参考文献汇总中国科学院大连化学物理研究所随着经济的发展和生活水平的提高，21世纪人类可持续发展正面临着严峻的能源问题和环境问题。前言Solution？中国科学院大连化学物理研究所1972年，Fujishima和Honda报道了以TiO2薄膜为电极，用光能分解水制氢气。1976年，John.H.Carey报道了TiO2光催化氧化法用于除去污水中的多氯联苯。前言——TiO2简介中国科学院大连化学物理研究所晶型锐钛矿板钛矿金红石TiO2(B)晶系四方斜方四方单斜空间群I41/amdPbcaP42/mnmC2/M晶包参数a/nm0.3780.5440.4591.2178b/nm0.3780.9170.4593.741c/nm0.9530.5140.2966.5249β/。---------107.054生成热/(kJ/mol)-912.5----943.5---熔点/℃------1855---密度/(g/cm3)3.84～3.76带隙宽度/eV3.213.1333.00～3.22

TiO2是最重要的一种光催化剂。经过30余年广泛而深入的研究，TiO2在光催化基础理论探索和光催化环境净化应用中的研究得到迅速的发展。前言——TiO2简介中国科学院大连化学物理研究所Li离子电池光催化产氢DSSCS气敏材料环境光催化光催化灭菌TiO2前言——TiO2应用中国科学院大连化学物理研究所TiO2制备方法气相法化学气相沉积法（CVD）扩散火焰法热等离子体法雾化水解法激光诱导法物理气相沉积法（PVD）热蒸发法激光蒸发法溅射法液相法溶胶-凝胶法（Sol-Gel）微乳液法水热或溶剂热法均匀沉淀法固相法高能球磨法前言——TiO2制备方法黄涛,化工进展,

2010,29,498-504中国科学院大连化学物理研究所制备方法优点不足溶胶—凝胶法(sol—gel)①化学均匀性高、纯度高；②合成温度低，可自备超微尺寸颗粒；③溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某种技术（喷射、旋涂等）制备各种膜、纤维或沉积材料。前驱体为钛醇盐等成本高、溶胶-凝胶过程时间长水热或溶剂热合成法①在高温高压条件下，水或其它溶剂处于临界或超临界状态，物质物性发生较大变化，反应活性大大提高；②能合成一系列特种介稳结构材料；③水热或溶剂热高温高压环境下有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体，产物结晶度高，粒度可控；需耐高温高压以及化学腐蚀的反应釜、反应条件苛刻前言——TiO2制备方法TiO2半导体材料的制备——Sol-Gel法FeCl3(0.02M)KH2PO4(0.45mM)105oC48h离心，去离子水和乙醇洗涤3次α-Fe2O3

Ellipsoids100mlEtOH,浓氨水(0.30mL,28wt%)超声15min0.75mLTBOT24hat45oC机械搅拌100oC烘干500oCcore−shellα-Fe2O3@TiO2microellipsoids离心，去离子水和乙醇洗涤3次2hWeiLi,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2012,134,11864−11867中国科学院大连化学物理研究所中国科学院大连化学物理研究所TiO2半导体材料的制备——Sol-Gel法WeiLi,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2012,134,11864−11867中国科学院大连化学物理研究所TiO2半导体材料的制备——Sol-Gel法光催化和电化学性能测试中国科学院大连化学物理研究所0.06-0.28gTTIP13.8g浓盐酸强烈搅拌溶液A0.22gCTAB27.3mLH2O溶液B搅拌30min搅拌1hTTIP溶液取25mL于水热釜150oC20h水或乙醇各洗3次,离心80oC24h3DDendriticTiO2

NanostructuresEGureaZiqiSun,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2011,133,19314–19317TiO2半导体材料的制备——溶剂热法Sample

numberCompositionofTTIP

aqueoussolution(TTIPaq)Volumeratioof

TTIPaq:EGContentofurea(mmol)SizeofTiO2microspheres(μm)Shapeofconstituentunits1100H2O:7HCl:0.03CTAB:0.05TTIP1:009.95±0.45nanorod2100H2O:7HCl:0.03CTAB:0.03TTIP1:002.45±0.23nanorod3100H2O:7HCl:0.03CTAB:0.01TTIP1:001.83±0.15nanorod4100H2O:7HCl:0.03CTAB:0.05TTIP1:103.77±0.30nanoribbon5100H2O:7HCl:0.03CTAB:0.05TTIP1:201.79±0.15nanoribbon6100H2O:7HCl:0.03CTAB:0.05TTIP1:301.28±0.31nanoribbon7100H2O:7HCl:0.03CTAB:0.05TTIP1:151.80±0.12nanowire8100H2O:7HCl:0.03CTAB:0.05TTIP1:251.55±0.35nanowire9100H2O:7HCl:0.03CTAB:0.05TTIP1:350.86±0.25nanowire10100H2O:7HCl:0.03CTAB:0.3TTIP1:154.80±0.35nanowireTableS1:CompositionsofthesolutionsforhydrothermalreactionandtheTiO2nanostructureproductssynthesizedunderdifferentconditions.中国科学院大连化学物理研究所TiO2半导体材料的制备——溶剂热法中国科学院大连化学物理研究所ZiqiSun,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2011,133,19314–19317TiO2半导体材料的制备——溶剂热法文献合成中国科学院大连化学物理研究所TiO2半导体材料的制备——溶剂热法TiO2半导体材料的制备——溶剂热法中国科学院大连化学物理研究所0.03mLDETAIPA搅拌1.5mlTTIP200oC24h离心，乙醇洗涤60oC干燥过夜1oC/min升温400oC焙烧2hHierarchicalTiO2Spheres溶剂热反应

assembledfromlargeultrathinanataseTiO2nanosheetswithnearly100%exposed(001)facets.TiO2半导体材料的制备——溶剂热法JunSongChen,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2010,132,6124–6130中国科学院大连化学物理研究所中国科学院大连化学物理研究所TiO2半导体材料的制备——溶剂热法JunSongChen,etal.,Chem.Commun.,2011,47,2631–2633ShujiangDing,etal.,J.Mater.Chem.,2011,21,1677–1680中国科学院大连化学物理研究所TiO2半导体材料的制备——溶剂热法ShujiangDing,etal.,Adv.Funct.Mater.,2011,21,4120–4125JunSongChen,etal.,Chem.Commun.,2010,46,8252–8254SiO2

SnO2中国科学院大连化学物理研究所TiO2半导体材料的制备——溶剂热法RFRSMSSTiO2半导体材料的制备——总结钛源前驱体浓度溶剂和反应温度钛源前驱体的种类反应体系pH值钛源水解动力学形貌硬模板形貌软模板种类和CMC值Capingagent

app:ds:semiconducting2semiconductingmaterialwithincrediblyhighperformance中国科学院大连化学物理研究所中国科学院大连化学物理研究所TiO2半导体材料的展望

TiO2是一种非常重要的半导体材料，在环境净化、光催化产氢、