鈦氧簇合物的合成及性質研究.pdf

1、二氧化鈦是最重要的半導體材料之一，且應用廣泛。然而帶隙較寬、只能吸收紫外光這一性質限制了其對太陽光的利用效率，為此科學家們圍繞通過金屬或非金屬摻雜來改善其光吸收和光催化性質做了大量工作。另一方面，在染料敏化太陽能電池中，染料配體到二氧化鈦的光致界面電荷轉移是制約太陽光量子效率的關鍵步驟，因此界面結構和光致界面電荷轉移動力學之間的構—效關系是該領域的關鍵問題。由于二氧化鈦的結構復雜，存在大量缺陷和表面活性位點，摻雜離子和配體在二氧化鈦體相

2、或表面的化學環(huán)境（結構）很難精確獲得，從而導致構—效關系難于建立。
　　鈦氧簇合物被認為是分子型的鈦氧化物，且其晶體結構能夠準確表征。因此，合成鈦氧簇合物、表征其單晶結構、并研究其光吸收和光催化性質，對于深入理解二氧化鈦的結構與光吸收、光催化性質之間的構—效關系具有重要的參考價值。
　　本論文中針對以上問題，合成了一系列金屬摻雜和表面配體功能化的鈦氧簇合物，表征了晶體結構，在此基礎上研究了元素摻雜和表面修飾對鈦氧簇合物性質的

3、影響。論文內容分為以下三個部分:
　　第一部分，對二氧化鈦的合成方法、表面修飾對于二氧化鈦性質的影響、以及金屬氧簇合物的種類和合成方法進行了綜述;對文獻中鈦氧簇的結構和性質進行了總結;最后，對本論文選題的科學意義及思路進行了闡述。
　　第二部分，制備了一系列同構的、摻雜不同元素的鈦氧簇合物，并研究了金屬離子摻雜對于鈦氧簇合物光吸收和光催化性質的影響。我們采用控制水解法，分別合成了過渡金屬、閉殼層金屬和鈦空位摻雜的鈦氧簇合物，

4、并通過單晶X射線衍射準確表征了其結構。對其性質的研究表明，Co和Ni的摻雜盡管能夠提高鈦氧簇合物對太陽光的吸收，但是導致了鈦氧簇合物紫外光活性的明顯降低。與此同時，引入鈦空位盡管不會提高鈦氧簇合物的光吸收性能，但能提高鈦氧簇合物對太陽光的利用效率。本章對于高催化活性的二氧化鈦納米材料的合成具有一定指導意義。
　　第三部分，制備了一系列表面鍵合鄰苯二酚類配體的鈦氧簇合物，并表征其結構、光譜性質、配體鍵合模式和光電性質。我們采用溶劑熱