面對能源短缺和環(huán)境污染兩個難題,大力開發(fā)新型可持續(xù)能源具有重要作用,是目前科學研究和技術發(fā)展的主流。其中,太陽能是解決這兩大問題的關鍵途徑之一。在光催化材料中,TiO₂由于無毒無害,低成本,無二次污染而被廣大學者青睞。但TiO₂本身固有的缺點如寬光子帶隙、電子空穴對易復合等缺點使得其光催化效果并不理想。光子晶體是一種具有優(yōu)異光物理性能的結構材料,其有序孔結構相比于一般材料具有大的比表面積,光學性能良好且可調。本論文制備了一種疊層光子晶體薄膜材料,并以此為模板結構設計制備具有可調光吸收性能的光催化材料（如疊層TiO₂反蛋白石光子晶體薄膜）,以期進一步提高TiO₂光催化效率。疊層光子晶體材料相比于一般材料具有以下優(yōu)點:1.疊層光子晶體結構原理上有望實現(xiàn)太陽能全光譜吸收;2.大比表面積能夠提供更多的活性位點;3.豐富的孔道結構有利于反應物和產物的傳輸和擴散;4.薄膜結構有利于光催化反應器的設計和有效利用。本論文以甲基丙烯酸甲酯（MMA）作為原料,通過無皂乳液聚合法制備了不同尺寸的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA... 

【文章來源】：山西大學山西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光催化機理示意圖[8]

疊層光子晶體薄膜制備及其光學性能研究2可再生清潔能源中，太陽能分布范圍廣、無污染、能量高等優(yōu)點成為學者最受歡迎的研究方向之一，它可解決上述兩大難題問題。同時從長遠發(fā)展來看，由于其取之不盡，在未來能源發(fā)展中扮演十分重要的角色。因此獲取并且有效利用太陽能對人類發(fā)展至關重要，它可支撐人類社會的可持續(xù)發(fā)展。1.1.1光催化概述光催化也可統(tǒng)稱為光觸媒，最早發(fā)現(xiàn)于1967年，由日本化學家藤島昭和他的導師本多建一教授從植物的光合作用受到啟發(fā)，對放入水中的TiO2進行紫外燈光照射實驗，發(fā)現(xiàn)水被分解成O2和H2，這就是著名的“本多作用的光催化反應”[2]。隨后多年，光催化技術在有機合成、衛(wèi)生健康、環(huán)境保護等方面不斷拓展，至上世紀90年代，成為國際上最受歡迎且活躍的研究領域之一[3]。圖1.1光催化反應方程式圖1.2光催化機理示意圖[8]光催化是一種非常有效的深度處理廢水的高級氧化技術（AdvancedOxidationProcesses，AOPs）[4]，其本質是利用光催化劑，以太陽光光照為前提，產生具有強氧化還原能力的光生電子-空穴對[5]，分別氧化H2O和還原O2得到羥基自由基（·OH），·OH進一步將廢水中的有機污染物氧化為無機物，或者將其轉化為低毒的易生物降解的中間產物，最終實現(xiàn)有機廢水的凈化處理[6,7]。圖1.1為光催化反應方

疊層光子晶體薄膜制備及其光學性能研究41.2光子晶體具有至少兩種不同介電常數(shù)(折射率)的材料在空間周期性排列形成一種有序的結構稱之為光子晶體[23]，此于1987年由S.John[24]和E.Yablonovitch[25]分別獨立提出。光子晶體的模型和物理上的半導體模型在研究思路上有很多相似之處，都是通過制造和設計的器件控制光子運動[26]，其材料的構造也與半導體晶格對電子波函數(shù)的調制相似，光子晶體能夠調制出相應波長的電磁波。簡單地說，就是光子晶體能自主選擇波長，同時可選擇通過其中某一段波長光的同時阻止其它波段的光。1.2.1光子晶體概述光子晶體材料特殊，滿足修正的布拉格反射定律，致使某些頻率的電磁波無法透過，產生光子帶隙效應[27]。帶隙中的光被完全反射而不是進行傳播，并且介電常數(shù)越大，布拉格散射越大越容易出現(xiàn)光子帶隙，這是光子晶體的最主要特征之一，因此光子晶體也稱光子帶隙材料。圖1.3光子晶體示意圖。（a）：一維光子晶體；（b）：二維光子晶體；（c）：三維光子晶體；圖1.4自然界常見的光子晶體示意圖光子帶隙分為完全帶隙和不完全帶隙[28]，完全帶隙指的是光子帶隙結構中能夠abc


本文編號：3241983