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纳米二氧化钛薄膜的复合改性及光催化性能研究
摘要
本文研究了纳米二氧化钛薄膜的复合改性及其光催化性能。通过将纳米二氧化钛薄膜与不同材料复合，探究了不同复合材料对其光催化性能的影响。实验结果表明，在复合改性后，纳米二氧化钛薄膜的光催化性能得到了显著提升，同时也对其光吸收和化学稳定性产生了影响。
关键词：纳米二氧化钛薄膜；复合改性；光催化性能
1.引言
二氧化钛是一种广泛应用于催化、光催化和电化学技术等领域的重要材料。其优良的光催化性能为其在环境治理、新能源生产和光电子技术等领域中的应用提供了重要基础。但是，二氧化钛的应用受到了其光吸收和光生电子-空穴对的复合阻碍，因此需要通过复合改性来提高其光催化性能。
在纳米技术的发展背景下，纳米二氧化钛薄膜逐渐成为了研究的热点。纳米二氧化钛薄膜具有高比表面积和优良的光催化性能，但是由于纳米粒子之间的相互作用，其光吸收和光生电子-空穴对的复合问题较为严重。因此，复合改性是提高纳米二氧化钛薄膜光催化性能的重要方法之一。
本文基于纳米二氧化钛薄膜的复合改性，探究了不同复合材料对其光催化性能的影响，并对其光吸收和化学稳定性做出了评估和分析。
2.实验方法
2.1材料制备
①纳米二氧化钛薄膜的制备
在惰性气体保护下，通过化学气相沉积法制备了纳米二氧化钛薄膜。主要步骤如下：在具有良好热稳定性的衬底上加热至一定温度，使得TiCl4在其表面上分解生成TiO2粒子，从而形成薄膜。
②复合材料的制备
将不同的材料（如石墨烯、羟基磷灰石和氧化铁）与纳米二氧化钛薄膜复合，制备出不同的复合材料。
2.2实验条件
①光催化反应条件：使用可见光作为光源，蓝色LED的波长为440nm左右，光密度为2.0mW/cm2。
②材料表征：扫描电镜（SEM）、x射线光电子能谱（XPS）和紫外可见（UV-VIS）分光光度计进行表征。
3.实验结果及分析
3.1纳米二氧化钛薄膜的表征
将制备的纳米二氧化钛薄膜经过SEM和XPS表征后，证实其具有光学透明性且颗粒大小均匀。通过UV-VIS分光光度计测定，发现其在可见光波段存在一定的吸收能力。
3.2纳米二氧化钛薄膜的复合改性
将分别制备的石墨烯、羟基磷灰石和氧化铁等材料，与纳米二氧化钛薄膜进行复合改性。通过SEM和XPS表征，发现在复合改性后，纳米二氧化钛薄膜的颗粒尺寸有所增大，光吸收能力得到了增强。其中，复合石墨烯的纳米二氧化钛薄膜表现出了较好的光催化性能。
3.3光催化性能的评估
通过光催化脱附的实验评估了不同复合材料的光催化性能。实验结果表明，在复合石墨烯后，纳米二氧化钛薄膜的光催化脱附率得到了较大提升，而复合羟基磷灰石和氧化铁等材料对其光催化性能的影响较小。
4.结论
本文通过对纳米二氧化钛薄膜的复合改性及其光催化性能的实验研究，得出以下结论：
（1）纳米二氧化钛薄膜的复合改性可以显著提升其光催化性能；
（2）石墨烯是一种较为优良的复合材料，可以明显提高纳米二氧化钛薄膜的光催化性能。
（3）该研究为二氧化钛在环境治理、新能源生产和光电子技术等领域中的应用提供了重要的理论和实验基础。