【摘 要】
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二氧化钛（TiO2）作为一种宽禁带半导体材料,具有性质稳定、光电性能好、无毒环保等优异的物理化学性能,从而在新能源、催化降解、生物医药等领域拥有广泛的研究及应用价值。本文围绕TiO2纳米棒阵列材料的制备及结构性能优化开展相关研究工作,具体内容如下:（1）采用微乳液辅助水热生长,在掺氟二氧化锡玻璃（FTO）实现了低温（小于100℃）制备晶化良好的TiO2纳米棒阵列。相较于常规水热法,该工艺制备效率更
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二氧化钛（TiO2）作为一种宽禁带半导体材料,具有性质稳定、光电性能好、无毒环保等优异的物理化学性能,从而在新能源、催化降解、生物医药等领域拥有广泛的研究及应用价值。本文围绕TiO2纳米棒阵列材料的制备及结构性能优化开展相关研究工作,具体内容如下:（1）采用微乳液辅助水热生长,在掺氟二氧化锡玻璃（FTO）实现了低温（小于100℃）制备晶化良好的TiO2纳米棒阵列。相较于常规水热法,该工艺制备效率更高,同等条件下制备的TiO2纳米棒阵列形貌更优,具有更高的光电性能。这主要归因于微乳液体系加入前驱液,促进了水解缩聚反应,降低了反应能,促使TiO2纳米颗粒在溶液-液相-固相三相界面之间更易成核生长,从而有效降低反应温度,提高生长速度。该工艺同时可应用到其它半导体纳米材料的制备。（2）氧化锌（ZnO）与TiO2的晶体结构相似,可形成良好的异质结构,提高光电化学性能。因此,本文使用磁控溅射辅助水热法实现了TiO2/ZnO纳米棒异质结阵列的制备,该工艺简单可控,具有普适性。实验结果表明TiO2/ZnO纳米棒异质结阵列相较于单一TiO2、ZnO纳米棒阵列表现出更优异的光电化学性能,以亚甲基蓝溶液为降解对象,异质结阵列的降解效率相比单一阵列大幅提升,光电流响应是TiO2纳米棒阵列的1.7倍,ZnO纳米棒阵列的2倍。这主要归因于TiO2与ZnO之间形成异质结后一方面增大了比表面积,同时界面梯度能带结构提高了电荷转移效率。（3）利用水热法和离子沉积的工艺,制备出TiO2/BaTiO3/Ce2S3复合纳米棒阵列结构,初步的微观结构及荧光发射谱分析表明,通过引入BaTiO3铁电层产生极化电场,有效提升了复合结构的界面电荷转移效率,有利于TiO2/BaTiO3/Ce2S3复合纳米结构的光电化学性能的提升。
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