臺灣博碩士論文加值系統

綠色產品意識逐漸升高，人們也越來越重視綠色環保的議題，而光觸媒已被廣泛的應用在這塊綠色環保領域當中，其中，經高溫熱處理後形成結晶銳鈦礦相的二氧化鈦又最為廣泛的討論及運用。奈米級二氧化鈦在除汙與環保的應用非常廣泛，擁有高度之化學穩定性、無毒性，與人類相容等優點，是目前最常用的光觸媒，也最具有商業價值。
本研究探討不同的實驗參數對於二氧化鈦奈米管結構、尺寸與形貌的影響，以及探討不同微結構對光催化之影響，採用脈衝直流陽極氧化法來製造二氧化鈦奈米管結構，使用脈衝直流電源供應器，改變正向與反向電壓大小與時間及電解液的pH值等參數，並以掃描式電子顯微鏡(SEM)分析二氧化鈦奈米管之表面孔洞與管長形貌、能量散佈光譜儀(EDX)以分析成分、X光繞射儀(XRD)進行晶相分析，再藉由二氧化鈦奈米管結構對甲烯藍降解實驗探討光觸媒效果。

Green products were getting more and more important, there is growing emphasis on green issues, photocatalyst has been widely used in environmental protection,among them,the anatase phase was formed in High temperature, it was the most widely discussed and Application.
Nanoscale titanium dioxide has high degree of chemical stability, non-toxic, compatible with humans, etc., and they are the most commonly used photocatalyst, but also the most commercial value in the decontamination and environmental applications.
In this work, a pulsed DC power supply was adopted to anodize the pure titanium plate to produce titanium nanotube array, Pulse voltage, time and different pH were adjusted to study their influences on the morphologies and dimensions of titanium nanotubes.
The surface and morphology of the TiO2 nanotubes were explored by field emission SEM. The chemical compostions and the crystalline of the nanotubes were analysis by EDS and XRD.
The Methylene blue degradation test were adopted to evaluate the photo catalytic ability of TiO2 nanotubes.

目錄
摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 2
第二章 文獻回顧 4
2.1二氧化鈦的簡介 4
2.2二氧化鈦奈米管製備方法 8
2.2.1溶膠凝膠法（Sol-gel Method） 9
2.2.2模版製造法（Template Replica Process） 10
2.2.3自組裝法（Self-assembly Process） 12
2.2.4水熱合成法（Hydrothermal Method） 13
2.2.5陽極氧化法(Anodization) 14
2.3二氧化鈦奈米管於陽極氧化法的形成機制 17
2.4二氧化鈦光觸媒 19
第三章 實驗方法 21
3.1 實驗流程 21
3.2實驗儀器設備及藥品 23
3.3實驗方法與步驟 25
3.3.1 基材試片規格與前處理 25
3.3.2實驗設備 25
3.3.3二氧化鈦奈米管製程 27
3.4二氧化鈦奈米管結構之性質分析 30
3.4.1成份分析 30
3.4.2表片及截面型態分析 30
3.4.3晶相結構分析 30
3.4.4甲烯藍降解實驗 32
3.4.5光譜吸收實驗 34
第四章 結果與討論 37
4.1晶相分析 37
4.2成份分析 40
4.3微結構分析 41
4.4光譜吸收實驗 52
4.5甲烯藍光催化降解 54
第五章 結論 55
參考文獻 56

 
表目錄
表3-2-1、各實驗藥品總表 23
表3-2-1、各實驗與分析儀器設備總表 24
表3-3-1、各試片隻實驗參數表 29
表4-1-1、二氧化鈦奈米管試片成份定量分析表(原子百分比) 40
表4-3-1、二氧化鈦奈米管試片各試片參數與 43
 
圖目錄
圖2-1-1、二氧化鈦之相圖[12] 5
圖2-1-2、常見二氧化鈦的兩種結晶型態 6
圖2-1-3、二氧化鈦晶型結構 7
圖2-1-4、銳鈦礦晶體之(A)沃夫建構模型與(B)實際晶體外觀 8
圖2-2-1、KASUGA所製備的二氧化鈦奈米管TEM照片 9
圖2-2-2、模版製造法製備過程圖 11
圖2-2-3、自組裝法中當作模版之中空纖維示意圖 12
圖2-2-4、水熱合成法製備過程 13
圖2-2-5、ZLAMAL等人所製備的二氧化鈦奈米管 (A) 奈米管陣列結構截面圖(B)奈米管陣列結構 15
圖2-2-6、KALBACOVA等人所製備的二氧化鈦奈米管 15
圖2-2-7、CHANMANEE等人所使用脈衝電壓示意圖 16
圖2-2-8、(A,B)CHANMANEE等人所製備的二氧化鈦奈米管 16
圖2.3.1、二氧化鈦於陽極氧化中奈米管陣列結構的形成示意圖 18
圖2-4-2、二氧化鈦受激躍遷示意圖 20
圖 3-1-1、實驗流程圖 22
圖3-3-1、脈衝直流電方波圖 26
圖3-3-2、電化學設備電位儀 26
圖3-3-3、電位儀與試片架設方式示意圖 28
圖3-4-1、有加裝EDS的SEM 31
圖3-4-2、X光繞射分析儀 31
圖3-4-3、甲烯藍降解實驗示意圖 33
圖3-4-4、光譜吸收之架設儀器 35
圖3-4-5、鎖相訊號放大器設定介面 35
圖3-4-6、光譜吸收實驗架設方式示意圖 36
圖4-1-1、陽極氧化二氧化鈦奈米管試片#1~#6之X光繞射圖 38
圖4-1-2、陽極氧化二氧化鈦奈米管試片#7~#12之X光繞射圖 39
圖4-3-1、二氧化鈦奈米管試片#1(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 44
圖4-3-2、二氧化鈦奈米管試片#2(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 44
圖4-3-3、二氧化鈦奈米管試片#3(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 45
圖4-3-4、二氧化鈦奈米管試片#4(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 45
圖4-3-5、二氧化鈦奈米管試片#5(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 46
圖4-3-6、二氧化鈦奈米管試片#6(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 46
圖4-3-7、二氧化鈦奈米管試片#7(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 47
圖4-3-8、二氧化鈦奈米管試片#8(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 47
圖4-3-9、二氧化鈦奈米管試片#9(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 48
圖4-3-10、二氧化鈦奈米管試片#10(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 48
圖4-3-11、二氧化鈦奈米管試片#11(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 49
圖4-3-12、二氧化鈦奈米管試片#12(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 49
圖4-3-13、二氧化鈦奈米管試片#13(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 50
圖4-3-14、二氧化鈦奈米管試片#14(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 50
圖4-3-15、二氧化鈦奈米管試片#15(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 51
圖4-3-16、二氧化鈦奈米管試片#16(A)奈米管表面團(B)奈米管截面圖 51
圖4-4-1、二氧化鈦奈米管試片之光波吸收區域圖 53
圖4-5-1、各二氧化鈦奈米管光觸媒分解甲烯藍實驗比較圖 54

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