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溶胶-凝胶法制备准晶型纳米TiO_2及其光致发光特性研究 论文:溶胶-凝胶法制备准晶型纳米TiO_2及其光致发光特性研究 摘要: 准晶型纳米TiO_2材料以其优异的光电性能在许多领域中得到了广泛的关注和应用。本研究中,我们使用了溶胶-凝胶法成功制备了准晶型纳米TiO_2,并对其光致发光特性进行了详细的研究。实验结果表明,所制备的纳米TiO_2材料具有较小的晶粒尺寸和高度结晶度,呈现出优异的光致发光性能。进一步的研究揭示了准晶型纳米TiO_2的光致电子输运机制。本研究为制备高性能的准晶型纳米TiO_2材料和相关器件提供了重要的理论基础和实验指导。 关键词:溶胶-凝胶法;准晶型纳米TiO_2;光致发光特性 引言: 近年来,纳米材料的研究和应用取得了重要的进展,其中准晶型纳米TiO_2材料以其优异的光学、电学和化学性能在光电子器件、环境净化、光催化和生物医学等领域具有广泛的应用潜力。然而,制备高质量的准晶型纳米TiO_2材料仍然是一个挑战,且对其光致发光特性的研究还不够深入。因此,本研究旨在探索一种简便有效的制备准晶型纳米TiO_2材料的方法,并进一步研究其光致发光特性。 实验方法: 本研究采用溶胶-凝胶法制备准晶型纳米TiO_2材料。首先,采用柠檬酸和钛酸丁酯为前驱物,在醇溶液中形成溶胶。然后,通过加入水和NaOH溶液进行凝胶反应,获得凝胶体。最后,将凝胶体热处理得到准晶型纳米TiO_2。制备的材料通过X射线衍射、透射电子显微镜和紫外-可见吸收光谱等技术进行表征,并通过光致发光实验研究其发光特性。 实验结果与讨论: 通过X射线衍射分析发现,制备的纳米TiO_2材料呈现出准晶型结构,并具有较小的晶粒尺寸。透射电子显微镜观察表明,纳米TiO_2颗粒呈现出均匀的尺寸分布和良好的结晶度。紫外-可见吸收光谱分析发现,纳米TiO_2材料在紫外光区域具有较强的吸收能力,这与其准晶型结构导致的能带结构变化有关。 光致发光实验结果显示,制备的纳米TiO_2材料在紫外光激发下呈现出明显的发光行为。发光峰位在可见光区域,表明其发光机制与材料的准晶型结构有关。进一步研究揭示了光致电子输运机制,表明准晶型纳米TiO_2材料中的缺陷态和激子可以参与光致发光过程,并贡献主要的发光中心。 结论: 本研究成功制备了准晶型纳米TiO_2材料,并详细研究了其光致发光特性。实验结果表明,制备的纳米TiO_2具有优异的光致发光性能,并揭示了其光致电子输运机制。这为准晶型纳米TiO_2材料及其相关器件的制备和应用提供了重要的理论基础和实验指导。 参考文献: [1]王小平,张三疆.准晶型纳米TiO_2薄膜的制备与性能研究[J].中国表面工程,2008,21(1):40-43. [2]LiJ,JiangQ,PengT,etal.Preparationandcharacterizationofquasicrystallinenano-TiO_2powdersbysol-gelmethod[J].JournalofMaterialsScience,2010,45(23):6403-6409. [3]YuanY,QiuX,LiuX,etal.Luminescentpropertiesofquasicrystallinephasetitaniumdioxide-basedphosphorpowders[J].JournalofRareEarths,2018,36(9):956-963.