TiO2半導(dǎo)體材料的制備

TiO2半導(dǎo)體材料的制備匯報人：周笛小組成員：周笛張岑郭昂趙雯寧邵晨熠鄭安達姜曉樂

彭佳喜陳廣遠慕林超彭俊鈺

裴啟俊張煒進中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所目錄前言TiO2半導(dǎo)體材料的制備——Sol-Gel法舉例TiO2半導(dǎo)體材料的制備——溶劑熱和水熱法舉例TiO2半導(dǎo)體材料的制備——總結(jié)TiO2半導(dǎo)體材料展望參考文獻匯總中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，21世紀人類可持續(xù)發(fā)展正面臨著嚴峻的能源問題和環(huán)境問題。前言Solution？中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所1972年，F(xiàn)ujishima和Honda報道了以TiO2薄膜為電極，用光能分解水制氫氣。1976年，John.H.Carey報道了TiO2光催化氧化法用于除去污水中的多氯聯(lián)苯。前言——TiO2簡介中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所晶型銳鈦礦板鈦礦金紅石TiO2(B)晶系四方斜方四方單斜空間群I41/amdPbcaP42/mnmC2/M晶包參數(shù)a/nm0.3780.5440.4591.2178b/nm0.3780.9170.4593.741c/nm0.9530.5140.2966.5249β/。---------107.054生成熱/(kJ/mol)-912.5----943.5---熔點/℃------1855---密度/(g/cm3)3.84～3.76帶隙寬度/eV3.213.1333.00～3.22

TiO2是最重要的一種光催化劑。經(jīng)過30余年廣泛而深入的研究，TiO2在光催化基礎(chǔ)理論探索和光催化環(huán)境凈化應(yīng)用中的研究得到迅速的發(fā)展。前言——TiO2簡介中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所Li離子電池光催化產(chǎn)氫DSSCS氣敏材料環(huán)境光催化光催化滅菌TiO2前言——TiO2應(yīng)用中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所TiO2制備方法氣相法化學(xué)氣相沉積法（CVD）擴散火焰法熱等離子體法霧化水解法激光誘導(dǎo)法物理氣相沉積法（PVD）熱蒸發(fā)法激光蒸發(fā)法濺射法液相法溶膠-凝膠法（Sol-Gel）微乳液法水熱或溶劑熱法均勻沉淀法固相法高能球磨法前言——TiO2制備方法黃濤,化工進展,

2010,29,498-504中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所制備方法優(yōu)點不足溶膠—凝膠法(sol—gel)①化學(xué)均勻性高、純度高；②合成溫度低，可自備超微尺寸顆粒；③溶膠或凝膠的流變性質(zhì)有利于通過某種技術(shù)（噴射、旋涂等）制備各種膜、纖維或沉積材料。前驅(qū)體為鈦醇鹽等成本高、溶膠-凝膠過程時間長水熱或溶劑熱合成法①在高溫高壓條件下，水或其它溶劑處于臨界或超臨界狀態(tài)，物質(zhì)物性發(fā)生較大變化，反應(yīng)活性大大提高；②能合成一系列特種介穩(wěn)結(jié)構(gòu)材料；③水熱或溶劑熱高溫高壓環(huán)境下有利于生長極少缺陷、取向好、完美的晶體，產(chǎn)物結(jié)晶度高，粒度可控；需耐高溫高壓以及化學(xué)腐蝕的反應(yīng)釜、反應(yīng)條件苛刻前言——TiO2制備方法TiO2半導(dǎo)體材料的制備——Sol-Gel法FeCl3(0.02M)KH2PO4(0.45mM)105oC48h離心，去離子水和乙醇洗滌3次α-Fe2O3

Ellipsoids100mlEtOH,濃氨水(0.30mL,28wt%)超聲15min0.75mLTBOT24hat45oC機械攪拌100oC烘干500oCcore?shellα-Fe2O3@TiO2microellipsoids離心，去離子水和乙醇洗滌3次2hWeiLi,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2012,134,11864?11867中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所TiO2半導(dǎo)體材料的制備——Sol-Gel法WeiLi,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2012,134,11864?11867中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所TiO2半導(dǎo)體材料的制備——Sol-Gel法光催化和電化學(xué)性能測試中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所0.06-0.28gTTIP13.8g濃鹽酸強烈攪拌溶液A0.22gCTAB27.3mLH2O溶液B攪拌30min攪拌1hTTIP溶液取25mL于水熱釜150oC20h水或乙醇各洗3次,離心80oC24h3DDendriticTiO2

NanostructuresEGureaZiqiSun,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2011,133,19314–19317TiO2半導(dǎo)體材料的制備——溶劑熱法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.中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所TiO2半導(dǎo)體材料的制備——溶劑熱法中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所ZiqiSun,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2011,133,19314–19317TiO2半導(dǎo)體材料的制備——溶劑熱法文獻合成中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所TiO2半導(dǎo)體材料的制備——溶劑熱法TiO2半導(dǎo)體材料的制備——溶劑熱法中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所0.03mLDETAIPA攪拌1.5mlTTIP200oC24h離心，乙醇洗滌60oC干燥過夜1oC/min升溫400oC焙燒2hHierarchicalTiO2Spheres溶劑熱反應(yīng)

assembledfromlargeultrathinanataseTiO2nanosheetswithnearly100%exposed(001)facets.TiO2半導(dǎo)體材料的制備——溶劑熱法JunSongChen,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2010,132,6124–6130中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所TiO2半導(dǎo)體材料的制備——溶劑熱法JunSongChen,etal.,Chem.Commun.,2011,47,2631–2633ShujiangDing,etal.,J.Mater.Chem.,2011,21,1677–1680中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所TiO2半導(dǎo)體材料的制備——溶劑熱法ShujiangDing,etal.,Adv.Funct.Mater.,2011,21,4120–4125JunSongChen,etal.,Chem.Commun.,2010,46,8252–8254SiO2

SnO2中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所TiO2半導(dǎo)體材料的制備——溶劑熱法RFRSMSSTiO2半導(dǎo)體材料的制備——總結(jié)鈦源前驅(qū)體濃度溶劑和反應(yīng)溫度鈦源前驅(qū)體的種類反應(yīng)體系pH值鈦源水解動力學(xué)形貌硬模板形貌軟模板種類和CMC值Capingagent

app:ds:semiconducting2semiconductingmaterialwithincrediblyhighperformance中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所TiO2半導(dǎo)體材料的展望

TiO2是一種非常重要的半導(dǎo)體材料，在環(huán)境凈化、光催化產(chǎn)氫、