二氧化鈦與碳納米復合材料的制備、計算及性能研究.pdf

1、納米材料至少有一個維度上的尺寸處于納米量級，出現(xiàn)了許多新的量子現(xiàn)象以及奇特性質，如小尺寸效應，量子尺寸效應，表面效應和宏觀量子隧道效應等性質，因而在電、磁、光、力學、催化和醫(yī)藥等方面具有廣闊的應用前景。
　　 本文的研究內容主要有兩部分，一是制備二氧化鈦纖維和二氧化鈦/石墨烯復合材料，以此解決納米二氧化鈦分離回收難和可見光利用率低的問題，二是構建了四種碳納米管/石墨烯T型復合結構模型，并利用第一性原理研究了該復合材料的結構，電學

2、和場發(fā)射性質，這對碳納米管/石墨烯新材料在實驗上的制備與實際應用具有一定的指導意義。本文共分五章，具體內容安排如下：
　　 第一章介紹了相關的基本知識，本論文的研究背景、意義和主要工作。
　　 第二章采用低溫水熱法制備了二氧化鈦纖維，并對樣品進行的XRD，SEM和HRTEM表征顯示，該纖維由納米棒自組裝而成，纖維的長度約為1～2mm，直徑約為15μm，分散性良好。紫外可見光(UV-vis)吸收譜圖顯示該樣品的能隙能量Eg

3、 =3.0eV，降解RhB實驗表明該樣品在可見光下的催化能力優(yōu)于商用P25。
　　 第三章介紹了氧化石墨烯及二氧化鈦/石墨烯復合材料的制備方法，然后通過正交試驗得到了該復合材料最優(yōu)的實驗條件。采用XRD，SEM和BET對復合光催化材料的物相、顆粒粒徑、形貌及比表面積進行了表征，結果表明，產物中的TiO2為銳鈦礦晶型，其平均粒徑約為18nm。復合材料的比表面積為170m2/g，平均孔徑為12.45nm。在可見光照射下(l>420n

4、m)下以TiO2/石墨烯為光催化劑對有機染料羅丹明B(Rhodamine B，RhB)進行光催化降解，對照P25及相同條件下制備的TiO2進行比較，結果表明其光催化活性明顯高于商用P25和相同條件下所制備的TiO2。
　　 第四章基于密度泛函理論(DFT)下的第一性原理，采用廣義梯度近似(GGA)，對碳納米管/石墨烯復合結構進行了幾何結構優(yōu)化，分析了該復合結構的結合能，能帶結構，Mulliken電荷分布及功函數(shù)。結果表明復合結構