以化學製程製備奈米級二氧化鈦並研究其親水性及測試其除霧效果

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曾育輝(Yu-hui Tseng) 查詢紙本館藏

畢業系所

物理學系

論文名稱

以化學製程製備奈米級二氧化鈦並研究其親水性及測試其除霧效果
(Using chemical method to prepare nano scale TiO2,study it's hydrophilic property and test it's effect of defogging.)

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摘要(中)

奈米級TiO2光觸媒鍍膜液製備，主要分為物理法及化學方法2大類，各有其優缺點(詳見2-4)。本實驗室採用「溶膠凝膠法(Sol-Gel method)」，前驅物為金屬鹽類「四氯化鈦(TiCl4)」，製作出奈米級TiO2光觸媒鍍膜液，主要原因是成本較低且製備簡單。奈米級TiO2光觸媒鍍膜液製備完成後，使用旋轉塗佈儀製備奈米級TiO2光觸媒薄膜。
晶相分析採用X光粉末繞射儀X-Ray Powder Diffractometer(XRD)。粒徑大小採用場發射式掃描電子顯微鏡Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM)。
奈米級TiO2光觸媒薄膜的基本性質確定後，接續做了接觸角實驗、除霧實驗，所得的實驗結果也與理論相當符合。
相較於其他文獻，此實驗除了做接觸角實驗之外，特別加入了自行設計的除霧實驗，以直接的實驗方法證實「具有超親水性，確實具有良好的除霧效果」。

摘要(英)

The two main methods to prepare nano scale TiO2 photocatalysis coating liquid are chemical and physical methods. The different methods have its advantage and demerit. Our experiment uses Sol-Gel method and the TiCl4 forerunner to manufacture TiO2 coating liquid. The method of our experiment is cheap and simple. We use spin coating to manufacture nano scale TiO2 photocatalysis thin film.
We use XRD (X-Ray Powder Diffractometer) instrument to do crystal analysis. Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) analyzes the grain size.
After the nature of TiO2 thin film is determinated, we continue to do contact angle experiment and the defogging experiment. The results of our experiment conform to theory.
In contrast to other literatures, we add defogging experiment. We confirm that super-hydrophilic ensure perfect effect of defogging.

關鍵字(中)

★ 溶膠凝膠法
★ 二氧化鈦
★ TiO2
★ 光觸媒
★ 親水性

關鍵字(英)

★ Sol-Gel method
★ photocatalysis
★ TiO2
★ super-hydrophilic

論文目次

摘要 ……………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ……………………………………………………………………………………Ⅱ
致謝 ……………………………………………………………………………………Ⅲ
目錄 ……………………………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄 ……………………………………………………………………………………Ⅵ
表目錄 ……………………………………………………………………………………Ⅷ
第一章前言……………………………………………………………………………… 1
1-1 研究動機………………………………………………………………………… 1
1-2 研究目標………………………………………………………………………… 2
第二章研究背景 ………………………………………………………………………… 3
2-1 光觸媒簡介 ……………………………………………………………………… 3
2-2 奈米級 TiO2光觸媒材料………………………………………………………… 5
2-2-1 奈米材料………………………………………………………………………… 5
2-2-2 奈米級 TiO2光觸媒材料簡介……………………………………………………5
2-2-3 奈米級 TiO2光觸媒材料的光反應機制…………………………………………7
2-2-4 奈米級 TiO2光觸媒材料的超親水性……………………………………………9
2-3 奈米級 TiO2光觸媒材料的應用…………………………………………………11
2-4 奈米級 TiO2光觸媒材料製備之文獻回顧………………………………………14
第三章實驗儀器，實驗分析方法及其原理 ……………………………………………17
3-1 製備奈米級 TiO2光觸媒材料結晶懸浮液………………………………………18
3-2 製備奈米級 TiO2光觸媒材料薄膜………………………………………………19
3-2-1旋轉塗佈機規格 …………………………………………………………………19
3-2-2旋轉塗佈製備薄膜 ………………………………………………………………19
3-3 X光粉末繞射儀……………………………………………………………………20
X-Ray Powder Diffractometer(XRD)
3-3-1 X光粉末繞射儀規格 ……………………………………………………………20
3-3-2 X光粉末繞射儀原理 ……………………………………………………………21
3-4 場發射式掃描電子顯微鏡. ………………………………………………………24
Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM)
3-4-1場發射式掃描電子顯微鏡儀器規格 ……………………………………………24
3-4-2場發射式掃描電子顯微鏡工作原理 ……………………………………………24
3-4-3電子束與試片的作用原理 ………………………………………………………26
3-4-4偵測器 ……………………………………………………………………………27
3-5 接觸角量測儀. ……………………………………………………………………30
Contact Angle Instrument
3-5-1接觸角量測儀儀器規格 …………………………………………………………30
3-5-2接觸角量測儀工作原理 …………………………………………………………30
3-6 除霧實驗使用儀器：枱燈、起霧器、照度計. …………………………………32
3-6-1除霧實驗使用儀器規格 …………………………………………………………32
3-6-2除霧實驗架設 ……………………………………………………………………33
3-6-3除霧實驗方法 ……………………………………………………………………34
第四章實驗結果與討論. …………………………………………………………………35
4-1 XRD實驗測量結果 …………………………………………………………………35
4-2 FESEM實驗測量結果 ………………………………………………………………39
4-3 接觸角實驗測量結果.. ……………………………………………………………44
4-4 除霧實驗測量結果.. ………………………………………………………………46
第五章奈米級TiO2光觸媒材料之化學製程與物理製程的比較 ………………………49
5-1 製程比較 …………………………………………………………………………49
5-2 FESEM比較…………………………………………………………………………49
5-3 照紫外光時，接觸角變化比較……………………………………………………51
5-4 綜合比較……………………………………………………………………………53
第六章結論與未來工作.…………………………………………………………………54
6-1 結論…………………………………………………………………………………54
6-2 未來工作……………………………………………………………………………55
參考文獻 ……………………………………………………………………………………56

參考文獻

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指導教授

張榮森、粘正勳
(Rung-shen Chang、Cheng-hsun Nien)

審核日期

2008-1-16

推文