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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李秀月
研究生(外文):Lee,Shiow-Yueh
論文名稱:以水熱法及溶膠凝膠法製備奈米二氧化鈦粉末之研究
論文名稱(外文):Synthesis and characterization of nano-TiO2 powder by hydrothermal and sol-gel methods
指導教授:葉旻彥葉旻彥引用關係
指導教授(外文):Yeh,Min-Yen
口試委員:葉旻彥武東星楊奇達雷伯薰
口試委員(外文):Yeh,Min-YenWuu,Dong-SingYang,Chyi-DaLei,Po-Hsun
口試日期:2015-06-26
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄海洋科技大學
系所名稱:微電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:74
中文關鍵詞:水熱法溶膠凝膠法溫度鍛燒亞甲基藍
外文關鍵詞:hydrothermal methodsol-gel methodcalcinationtemperaturemethylene blue
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本研究以異丙醇鈦(C12H28O4Ti)為前驅物,分別以水熱法(hydrothermal)、溶膠凝膠法(sol-gel)製備二氧化鈦(TiO2)奈米粉末,經由不同的溫度鍛燒(500~900℃),利用XRD、FTIR、SEM、UV/VIS、PL等儀器,分析探討其特性。由XRD分析二氧化鈦結晶型態,其晶體結構在RT~600℃鍛燒溫度主要以Anatase晶相存在,鍛燒溫度700~900℃則由Anatase相轉變為Rutile相,兩相完全轉換溫度,水熱法在800℃,溶膠凝膠法在700℃,溶膠凝膠法相轉換溫度比水熱法低。以FTIR鑑定化合物結構,由圖譜發現鍛燒溫度越高480cm-1的TiO2特徵吸收峰越明顯。由SEM圖顯示平均粒徑大小(particle size)隨著鍛燒溫度的增加而變大,兩種製備方法在不同鍛燒溫度的粒徑大小差異不大。由PL光譜中觀察到鍛燒溫度越低,晶體表面缺陷與氧空缺越高,螢光信號強度越強。以亞甲基藍進行紫外光催光降解反應,低溫鍛燒(RT~600℃)anatase相光催化活性較高溫鍛燒(700~900℃)rutile相效率高,兩種製程結果一致。
In this study,titanium dioxide (TiO2) nano-powder was prepared by hydrothermal and sol-gel methods﹐using titanium isopropoxide (C12H28O4Ti) as precursor and then through post calcination at temperatures (500 ~ 900 ℃)﹒XRD﹐FTIR﹐SEM﹐UV/VIS and PL were used to characterize their properties﹒The XRD analysis shows that crystalline anatase phase of titanium dioxide dominates at a lower calcination temperature (600 ~700 ℃)﹒The crystalline is transformed from anatase to rutile phase at higher calcination temperatures﹒The full transition temperature (700℃) by sol-gel method is lower than that(800℃) by hydrothermal method﹒From FTIR examination﹐the intensity 480cm-1 absorption peak increases with calcination temperature. The mean particle size increases with calcination temperature as examined from SEM﹒The particle sizes prepared by these two methods through calcination were similar﹒PL spectra show that the main peak intensity decreases with calcination temperature﹒The catalysis analysis examined by the degradation of Methylene blue under ultraviolet light illumination shows that anatase phase obtained at a lower calcination temperature has higher photocatalytic activity than that of rutile phase obtained by a higher calcination temperature﹒The results of these two preparation methods are consistent﹒
目錄
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章 緒論 1
第二章 文獻回顧 2
2-1 二氧化鈦基本性質與結構 2
2-2 半導體材料簡介 4
2-3 奈米材料 7
2-4 光催化反應與應用 8
2-5 水熱法 10
2-6 溶膠-凝膠法 12
第三章 實驗方法與步驟 14
3-1 水熱法(hydrothermal method) 14
3-2 溶膠凝膠法(sol-gel method) 15
3-3 量測與分析儀器 16
3-3-1 X光繞射儀(X-RAY Diffractometer, XRD) 16
3-3-2 傅立葉轉換紅外線光譜分析(Fourier Transform Infrared Spectrometer, FTIR) 17
3-3-3 光激發光譜量測分析(Photoluminescence,PL) 17
3-3-4 場發掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, FE-SEM) 18
3-3-5 紫外光/可見光光譜儀(UV-Visible Spectroscopy) 18
3-3-6 光降解催化實驗 19
3-3-7 場發射穿透式電子顯微鏡(Field Emission Transmission Electron Microscope, FETEM) 19
第四章 結果與討論 21
4-1 水熱法(hydrothermal method) 21
4-1-1 X光繞射分析 21
4-1-2 傅立葉轉換紅外線光譜分析(Fourier Transform Infrared Spectrometer, FTIR) 26
4-1-3 光激發光譜儀分析Photoluminescence (PL) 30
4-1-4 SEM電子顯微鏡分析 31
4-1-5 TEM電子顯微鏡分析 31
4-1-6 反射式UV-VIS吸收光譜分析 36
4-1-7 紫外光光降解催化實驗 38
4-2 溶膠凝膠法 (sol-gel method) 39
4-2-1 X光繞射分析 39
4-2-2 傅立葉轉換紅外線光譜分析(Fourier Transform Infrared Spectrometer FTIR) 44
4-2-3 光激光譜儀分析Photoluminescence (PL) 48
4-2-4 SEM多功能高解析掃描式電子顯微鏡分析 49
4-2-5 TEM電子顯微鏡分析 49
4-2-6 反射式UV-VIS吸收光譜分析 53
4-2-7 紫外光光降解催化實驗 55
第五章 結論與未來展望 57
5-1 結論 57
5-2 未來展望 57

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