Abstract
此論文研究內容主要區分為兩個主題。首先探討，利用離子液體於100℃下製備出具有高光催化效率的二氧化鈦奈米晶體以及二氧化鈦/奈米碳管奈米複合材料。另外，探討共軛高分子與稀釋的小分子間有氫鍵作用力，對於共軛高分子放光行為之影響。 二氧化鈦晶體奈米複材系統中，探討離子液體於低溫結晶製程中對於二氧化鈦結晶機制的影響及扮演的角色，並藉由結晶機制的了解，成功的控制其二氧化鈦結晶特性，並獲得具有高光催化效率之奈米二氧化鈦晶體。離子液體在低溫結晶中扮演著結晶排列的引導劑，離子液體於低溫度下與吸附水分子，將非結晶的二氧化鈦鍵結先行分解成鈦氫氧的結構，並藉由離子液體本身有結晶模板的特性，使其重新排列成為規則結晶結構，此結晶化的過程定義為低溫的溶解再結晶機制。並藉由反應條件控制，提高鈦氫氧基結構的生成，此結構形成有利於後續結晶化的過程，並藉由離子液體的添加及使用微波加熱系統，獲得較高結晶度及高光催化效率的銳鈦礦二氧化鈦粒子。此外，利用IL/MW的合成方式，將具有光催化效果之二氧化鈦以即位的方式固定於壓克力板上，此複合材具有光催化活性及新穎實用性。 在二氧化鈦/奈米碳管複合材研究中，利用離子液體以兩階段的低溫結晶的方式，製備出高光催化效率的二氧化鈦晶體均勻覆蓋於奈米碳管上之複合材料。並藉由不同水解縮合的反應條件，獲得不同的二氧化鈦厚度，由二奈米至二十五奈米。研究中，針對複合材的表面積、晶體的物理特性及光激發生成的電子電洞傳遞距離等影響因素，探討其對光催化性質之影響。複合材光催化的結果顯示，均勻的二氧化鈦覆蓋於奈米碳管上較二氧化鈦局部覆蓋的奈米碳管複合材，有六倍以上的光催化增益。其原因為二氧化鈦均勻覆蓋，具有較高的比表面積和增加電子電洞再結合的時間。若厚度低於十五奈米時，光激發產生的電子電洞能有效的傳遞到奈米碳管上，而增加電子電洞分離的效果，因而增加複合材的光分解效率。 在共軛發光高分子研究的部分，探討共軛高分子與稀釋用小分子混合形成的奈米薄膜，在分子鏈間有氫鍵作用力下，分子鏈的構型，對共軛高分子放光行為之影響。在成膜乾燥過程中溶劑快速揮發，分子鏈無法回縮到熱力學穩定的分子構型，且因為共軛高分子鏈與小分子間有氫鍵作用力，拘束分子鏈的運動，使分子鏈呈現扁平拉伸的分子鏈團，拘束分子鏈有利於小分子的分散，而增加共軛高分子鏈間的距離，並減少分子間的作用力，若與添加無氫鍵作用力的小分子比較，可獲得較多的放光波長藍移位移及放光增益。