【摘 要】
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金属氧化物半导体材料因其光响应特性在光激发气敏传感器和光催化等领域得到广泛关注,提高半导体材料的光助气敏性和光催化作用始终是大家追求的目标。不仅如此,光助气敏响应
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金属氧化物半导体材料因其光响应特性在光激发气敏传感器和光催化等领域得到广泛关注,提高半导体材料的光助气敏性和光催化作用始终是大家追求的目标。不仅如此,光助气敏响应和光催化作用过程都存在电子转移行为,两者之间可能存在某种关系。因此,如何改进半导体材料的光助气敏性能,以及考察其对光催化行为的影响具有十分重要的意义。本文分别通过引入导电助剂、改变制备方法改进TiO2半导体气敏元件的导电性,考察其光助气敏性和光催化性能,并初步探讨三者之间的关系。主要开展以下研究:一方面,采用原位氧化聚合法用导电助剂聚苯胺（PANI）改性TiO2,考察其在紫外光照下氮气中对CO的光助气敏响应行为,评价其光催化氧化CO的性能,结合各种性能表征、对比纯TiO2探讨PANI对TiO2的光助气敏和光催化性能的作用机制。另一方面,采用原位生长法制备锐钛矿TiO2膜气敏元件,分别研究其在紫外光照下在氮气和空气中对H2、丙酮和乙烯的光助气敏响应行为,评价对相应气体的光催化氧化活性,并结合晶相结构、表面形貌、光吸收及电化学性质研究、对比滴覆法初步探讨此膜的光助气敏行为及其与光催化性能间的关系。综合以上研究得出:（1）与纯TiO2比较,PANI改性合成的4%PANI/TiO2提高了对CO的紫外光助气敏性,其原因在于:PANI与TiO2相互作用形成的电子传输通道有利于接受CO施予电子,进而提高其对CO的响应灵敏度;（2）PANI的促进电子转移作用提高了 TiO2的光催化氧化CO性能;（3）相对于滴覆法,原位生长法制备的锐钛矿TiO2薄膜不论在氮气还是空气气氛中对H2、丙酮以及乙烯的气敏性、稳定性和灵敏度明显提高,而且此TiO2膜的光催化性能也有一定提高;（4）TiO2膜的光助导电性、光助气敏性和光催化性能存在一定的关系。本论文的创新点在于:通过引入导电助剂、改进制备方法提高TiO2半导体的光助气敏性角度提高TiO2的光催化氧化性能,为半导体光助气敏性和光催化性能的理论研究与应用提供一条新的思路和途径。
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