Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜制备及光催化性能的任务书.docx

Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜制备及光催化性能的任务书
任务书
1.研究背景
纳米材料具有优良的物理化学性质，广泛应用于光催化、光电子、能源等领域。TiO2作为一种重要的半导体材料，具有良好的光催化性能。然而，TiO2的光催化活性主要局限在UV光区域，而对可见光响应较弱。因此，为了提高TiO2的光催化性能，研究者们采用了多种方法，其中掺杂Ni元素是一种有效的方法。掺杂Ni元素可以扩展TiO2的光响应范围，使其能够吸收可见光，从而提高其光催化活性。
在纳米材料的制备过程中，阵列结构的纳米材料比单体材料具有更强的光响应性能。因此，通过纳米带阵列的制备方法，可以制备Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜，提高其光催化性能。因此，本研究将着重探讨Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜的制备及其光催化性能。
2.研究内容
（1）制备Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜
本研究将采用溶胶凝胶法制备Ni掺杂的TiO2纳米带阵列薄膜。首先，在无水乙醇中制备TiO2溶胶，并加入Ni2+离子。随后，采用模板法制备纳米带阵列。将溶胶倒入沉积在清洗后的锡膜上的模板孔中，在常温下干燥24小时。然后将样品放入高温炉中，在氧气氛围下煅烧1小时，最终得到Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜。
（2）测试Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜的光学性质
利用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）测试Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜的光学性质。考察Ni掺杂对TiO2纳米带阵列薄膜的吸收特性影响，以及带隙变化情况。通过测试，得到其吸收谱，并计算出带隙。
（3）测试Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜的光催化性能
将Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜置于4-丙烯基吡啶（4-AP）溶液中进行光催化实验。使用紫外-可见分光光度计记录脱色度随时间的变化。分别研究不同Ni掺杂浓度对TiO2纳米带阵列薄膜的光催化性能的影响。同时，通过对光催化实验结果的分析，评估Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜的光催化性能。
3.研究意义
本研究将有利于探索Ni掺杂对TiO2纳米带阵列薄膜光催化性能的影响。研究结果可有助于解决TiO2在UV光区域下光催化活性受限的问题，提高TiO2在可见光区域下的催化性能。此外，研究结果还可为纳米材料的制备及光催化应用提供新的思路和方法。
4.研究计划
（1）第一周：学习TiO2光催化性能及其掺杂机理，查阅相关文献。
（2）第二周：制备TiO2溶胶，并加入Ni2+离子。
（3）第三周：制备纳米带阵列，并进行热处理，得到Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜。
（4）第四周：利用紫外-可见吸收光谱测试Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜的光学性质，并计算带隙。
（5）第五周：将Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜置于4-AP溶液中进行光催化实验，得到脱色度随时间的变化。
（6）第六周：分析光催化实验结果，并评估Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜的光催化性能。
（7）第七周：整理研究结果，起草论文。
5.预期成果
（1）成功制备Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜。
（2）测试Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜的光学性质，并计算带隙。
（3）测试Ni掺杂TiO2纳米带阵列薄膜的光催化性能，评估其光催化性能。
（4）研究结果发表在国内外权威学术期刊。