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毕业设计英文资料翻译 题 目 可控形状尺寸相生长的介 孔单晶TiO2，及高效的光催化性能 专 业 名 称 材料化学 班 级 学 号 学 生 姓 名 林锦丽 指 导 教 师 陈德志 填 表 日 期 2014年 02月 23 日 可控形状尺寸相生长的介孔单晶TiO2，及高效的光催化性能 Xiaoli Zheng, Qin Kuang, Keyou Yan, Yongcai Qiu, Jianhuang Qiu, and Shihe Yang* Department of Chemistry, The Hong Kong University of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong 摘要：这项研究里，通过简单的二氧化硅模板水热法控制不同晶体形态的形状，我们成功制备出金红石型和锐钛矿型介孔二氧化钛单晶。一个简单的模板晶体生长过程被提出，其中涉及到在模板里多晶的成核和定向的生长，晶体的生长通过硅模板准确的逆复制。一系列的介孔单晶结构，包括尺寸可调的金红石介孔二氧化钛纳米棒和｛001｝晶面的锐钛矿介孔二氧化钛纳米片，已经被合成并且证明该方法的广泛应用。单晶介孔二氧化钛的形态，尺寸和相可以通过不同的外部条件来调控，例如氢卤酸，种子密度，温度，而不是通过硅模板调控。硅模板只被用作准确的逆复制，不涉及晶体的晶化过程。为了证明二氧化钛介孔单晶的使用价值，进行光催化性能测试。结果是二氧化钛介孔材料在制备氢气和使甲基橙褪色方面表现出卓越的光催化性能，这是由于他们表面积增大，活性晶面和三维介孔结构。发现金红石介孔单晶的｛110｝面基本上被认为是光致还原作用中的还原场所，同时介孔单晶锐钛矿的｛001｝面在氧化过程中是氧化场所。可控形状，尺寸的金红石和锐钛矿介孔二氧化钛在建筑能源，设备转换方面蕴含巨大希望，简单的水热法合成二氧化钛，也可以扩展合成别的介孔单晶材料。 关键词：介孔单晶 二氧化钛 可控晶体生长 光催化 前言 具有单一结晶度的金属氧化物介孔框架，引起人们的巨大兴趣，因为它有大的表面积，好的热稳定性和机械稳定性，优越的电荷传输能力。这些有趣的优点赋予介孔单晶金属氧化物从发电到能量传递方面有巨大的潜能。迄今为止，许多模板方法，包括软模板和硬模板方法，已经广泛使用在制备介孔结构领域。然而，软模板方法需要复杂的装配过程，通常结果是无定形的或者是半晶质的介孔材料。相反的，硬模板方法被认为常用的方法，通过预合成介孔硅模板或碳模板合成晶体介孔材料。剩余问题是难以完全填充硬模板的介孔，导致模板移开后框架容易倒塌。 作为宽能阶半导体，TiO2应用在光催化，太阳能电池，水解离和电池方面，已经被作为有吸引力的材料广泛研究。重要的是，这些装置的性能主要取决于表面积，结晶度和暴露的反应晶面。由活性晶体组成的具有大表面积的介孔TiO2已经取得较大发展，但是值得注意，载体诱捕或者在界面复合可能降低装置的性能。因此，建立远程晶序和控制介孔一样重要，确保整个装置的性能。最近，一系列新奇的可控晶面的金红石和锐钛矿型二氧化钛单晶结构已经被制备研究，并且应用广泛。但TiO2介孔单晶由于他的小表面积应用范围明显被限制，特别是大尺寸的单晶。从这个意义来说，重要的是要建立的单晶内孔隙的网络，以保持远距离电荷传输结构的连贯性，并为所需的物理或化学过程提供大的表面积，增强孔径的完整性。 最近，合成介孔单晶硅二氧化钛已经通过硅模板合成和水热法被实现。有趣的是，水热法产生的锐钛矿介孔二氧化钛单晶有界限清楚地晶面，实现加强载流子相对于二氧化硅纳米颗粒薄膜的迁移率，和锐钛矿二氧化钛相比，金红石二氧化钛具有些传统的优点，包括更好的化学稳定性，更高的折射率和更大的嵌锂容量。然而，没有关于用容易控制的方法制备有清晰晶面的制备锐钛矿型介孔单晶TiO2的报道。因此，有必要扩展模板的方法合成这类的介孔单晶。更一般的，明白模板方法背后的机理是很重要的，简单来讲，就是把模板当做反应的媒介，一些重要的问题被提出来：模板里和溶液里反应过程有什么不同？纳米晶体的形状，尺寸和相控制可以在溶液为反应媒介的体系里实现吗？ 目前研究主要瞄准从事的问题和喜好。朝着这个方向，通过简单的硅模板水热法我们成功制备多种形态的可控形状的R-MSCs和A-MSCs。发现TiO2形态，尺寸和相可以通过不同的外部条件进行调控，例如氢卤酸和种子密度，和温度。一系列的