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柱状晶型锐钛矿相TiO2薄膜的可控制备与性能研究任务书
一、研究背景
作为一种常见的半导体材料，TiO2具有广泛的应用前景，例如：太阳能电池、化学传感器、光触媒等。其中，锐钛矿相TiO2由于其高的载流子迁移速度和光催化性能，被广泛关注。然而，传统的化学溶液法制备锐钛矿相TiO2往往需要高温高压反应，难以控制晶体生长和形貌，生产成本也较高。因此，开发一种简单易行、成本低廉的制备方法，具有重要的意义。
二、研究目的
本课题旨在探究锐钛矿相TiO2薄膜的可控制备方法，并对其性能进行研究，主要包括以下几个方面：
1.制备锐钛矿相TiO2薄膜的可控制备方法研究，包括：物相转化、界面控制等方面的研究。
2.研究制备时不同条件（如温度、反应时间等）对锐钛矿相TiO2薄膜晶体结构、形貌等方面的影响。
3.对制备得到的锐钛矿相TiO2薄膜进行表征，包括：晶体结构、物相组成、形貌和光学性质等方面的表征。
4.利用UV-vis-DRS等测试方法，研究锐钛矿相TiO2薄膜的光学性能。
5.在光催化反应中研究锐钛矿相TiO2薄膜的性能，包括对亚甲基蓝等模型污染物的降解效率等方面的研究。
三、研究内容与技术路线
1.实验材料与仪器
材料
钛酸异丙酯、去离子水、甲醇、硫酸、氨水、亚甲基蓝。
仪器
XRD（X射线衍射仪）、SEM（扫描电镜）、TEM（透射电镜）、UV-vis-DRS（紫外可见漫反射光谱仪）、TPD（程序升温脱附仪）等。
2.实验步骤
(1)制备钛酸异丙酯溶液。
称取一定量的钛酸异丙酯和去离子水，加入甲醇溶液中，并在搅拌下制备成稳定的钛酸异丙酯溶液。
(2)制备基板。
将玻璃基板切割成合适的大小，并采用超声波去除表面杂质和空气。
(3)制备锐钛矿相TiO2薄膜。
将钛酸异丙酯溶液滴在玻璃基板上，形成钛酸异丙酯膜，并使其干燥。接着，将该基板放入高温炉中，通过合适的条件制备锐钛矿相TiO2薄膜。
(4)纯化与表征。
将制备得到的TiO2薄膜进行纯化，并采用XRD、SEM、TEM、UV-vis-DRS、TPD等方法对其晶体结构、形貌、光学性质等进行表征。
(5)对光催化效率进行测试。
在光催化反应中，使用亚甲基蓝等模型污染物对制备得到的锐钛矿相TiO2薄膜进行测试，并分析其降解效率。
四、研究进展与意义
目前，对锐钛矿相TiO2薄膜的制备方法及其性能研究已取得了不少进展。例如：薄膜厚度、晶体结构、形貌等方面的控制已能得到有效解决，也有多种方法可用于对其催化性能进行提高和优化。然而，锐钛矿相TiO2薄膜的高温高压合成方法在产量和能源消耗等方面存在不少问题，因此发展一种低温、低压、高效的制备锐钛矿相TiO2薄膜的方法具有重要的实用意义。同时，通过该研究，还有望为锐钛矿相TiO2薄膜的进一步应用提供技术支持。