TiO2复合材料的制备和性能研究的开题报告.docx

碳纳米管/TiO2复合材料的制备和性能研究的开题报告

一、研究背景

随着全球经济的发展和人口的增长，能源需求也在不断增加。同时，化石能源的开采和使用给环境带来了极大的破坏，加速了全球气候变化。因此，发展清洁能源技术成为当今各国研究的热点。在众多清洁能源技术中，太阳能电池因具有清洁、可再生、分布式等优点，成为受到广泛关注的可持续能源之一。

在太阳能电池中，半导体材料是关键材料之一。目前最常用的半导体材料是二氧化钛（TiO2）。然而，由于其能隙大、电子传输速率低等性质限制，其光电转化效率相对较低，难以满足实际需求。因此，提高TiO2的光电转化效率成为当前的研究热点之一。

碳纳米管因其独特的电子性质和较高的载流子传输速率，成为提高半导体材料光电转化效率的一种有效手段。因此，研究碳纳米管/TiO2复合材料，对于提高太阳能电池的光电转化效率具有重要意义。

二、研究目的和意义

本研究旨在制备碳纳米管/TiO2复合材料，并研究其光电性能。主要研究内容包括：

1.碳纳米管/TiO2复合材料的制备方法优化。

2.研究碳纳米管掺杂对TiO2光电性能的影响。

3.研究碳纳米管与TiO2间的相互作用机理。

通过本研究，可以深入了解碳纳米管/TiO2复合材料的性质和特点，为太阳能电池的研究和应用提供一定的理论指导和实验基础。

三、研究内容和方法

1.碳纳米管/TiO2复合材料的制备方法优化

通过水相法制备碳纳米管/TiO2复合材料，优化复合材料中碳纳米管与TiO2的质量比例和浓度，调节pH值和温度等制备参数，制备出具有理想性能的碳纳米管/TiO2复合材料。

2.研究碳纳米管掺杂对TiO2光电性能的影响

采用紫外-可见漫反射光谱（UV-visDRS）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）等方法，对掺碳纳米管的TiO2薄膜进行表征，研究掺碳纳米管对TiO2薄膜光学吸收和电子结构的影响。

3.研究碳纳米管与TiO2间的相互作用机理

通过X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱等谱学方法，研究碳纳米管/TiO2复合材料中二者间的相互作用机理，探讨二者间形成的界面能级结构。

四、研究预期成果

1.碳纳米管/TiO2复合材料的制备方法优化，制备出具有理想性能的复合材料。

2.探究碳纳米管掺杂对TiO2薄膜光电性能的影响，为提高TiO2的光电转换效率提供一定的理论基础。

3.研究碳纳米管与TiO2间的相互作用机理，深入了解二者间的相互作用机制。

五、研究计划进度

第一年：制备碳纳米管/TiO2复合材料，并进行表征与性能研究。

第二年：深入研究碳纳米管掺杂对TiO2薄膜光电性能的影响。

第三年：探究碳纳米管与TiO2间的相互作用机理，进一步深化对二者间相互作用的认识。

六、研究经费预算

本研究总经费预算为50万元，其中包括材料费、设备使用费、人员经费等。