碳量子点敏化二氧化钛纳米管阵列光催化降解草甘膦废水

草甘膦作为全球用量最大的农药品种,产生的废水造成了巨大的环境污染。光催化氧化技术具有操作方便、反应温和、降解完全等优势。二氧化钛纳米管阵列(TNTAs)结构独特、比表面积大,成为近年来备受关注的一种光催化剂,但其仅能吸收387 nm以下的紫外光,应用受到限制。本论文首先采用阳极氧化法制备了TNTAs,水热法制备了碳量子点(CQDs),然后恒温水浴制备了CQDs敏化的CQDs/TNTAs复合光催化剂,并利用紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪、扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪等对该样品进行了表征。通过草甘膦的光催化降解反应对复合光催化剂进行活性评价。实验结果表明3次敏化后的CQDs/TNTAs对草甘膦降解活性是TNTAs的1.98倍。CQDs敏化一方面提高了TNTAs对可见光的吸收,另一方面与TNTAs建立了异质结,有助于光生电子-空穴的分离和传输,减少了光生空穴-电子对的复合,从而提高了光催化性能。

二氧化钛纳米管阵列光催化降解磺胺产物与机理研究

抗生素对水体环境的污染日益严重,磺胺作为一种典型抗生素,其降解研究引起了广大研究者的关注.文中采用阳极氧化的方法制备二氧化钛纳米管阵列,以磺胺为目标污染物,分析光照、溶液初始pH、初始质量浓度、溶液中腐殖酸和乙酸钠等对二氧化钛纳米管阵列光催化降解水中磺胺的影响,并探讨了降解产物与降解机理.结果表明:(1)光照是二氧化钛纳米管阵列光催化降解磺胺的主要因素;(2)pH影响二氧化钛纳米管阵列降解磺胺的效率,在中性条件下磺胺的降解效率最高;(3)随着磺胺溶液浓度的增加,降解效率逐渐变小;(4)水环境中腐殖酸和乙酸钠对光催化降解有较明显的影响;(5)二氧化钛纳米管阵列光催化降解磺胺过程中生成了7种主要中间产物,降解路径包括水解反应、硝基化反应、氨基羟基化反应和苯环羟基化反应;h+是二氧化钛纳米管阵列光催化降解过程中的主要活性物.综上,二氧化钛纳米管阵列光催化氧化技术是一种有效去除养殖废水中磺胺抗生素的处理方式.

基于类笋状二氧化钛纳米管阵列局部释药系统的性能研究

介绍了类笋状二氧化钛纳米管阵列(bamboo shoot-shaped titanium dioxide nanotube arrays,B-TNTs)的制备工艺及制备条件,并对基于此类生物医用材料构建的局部释药系统的性能进行了分析研究。本研究采用二次阳极氧化法制备新型的二氧化钛纳米管阵列(titanium dioxide nanotube arrays,TNTs),即B-TNTs。以促骨生长药物阿仑膦酸钠(alendronate sodium,ALN)为药物模型,通过真空干燥法将其载入B-TNTs内。经过二次阳极氧化制备得到的B-TNTs与一次阳极氧化制备所得的TNTs相比,具有独特的微观结构,即管径自管底至8管口呈现递减的趋势。研究数据表明,此类结构与TNTs相比,具有载入药物释放时间长、载入药物突释量小、药物利用率高的优良释药性能,更符合局部释药系统临床实际应用的条件,具有广阔的研发前景。

阳极氧化时间对二氧化钛纳米管阵列形貌的影响

采用电化学阳极氧化法,以乙二醇体系作为电解液,在60V的直流电压下,在纯钛基底表面制备高度有序的TiO2纳米管阵列,通过改变氧化时间来探究其对TiO2纳米管阵列形貌的影响。运用XRD、SEM分别对TiO2纳米管阵列的结构、形貌特征进行表征。结果表明,氧化时间对TiO2纳米管的管壁厚度、管径以及管长均有影响;氧化时间为2～2.5h时,所得到的二氧化钛纳米管管壁约为10nm、管径约为200nm、管长为2～3μm。

二氧化钛纳米管阵列的应用研究进展

二氧化钛纳米管阵列具有独特的结构、良好的化学惰性、更大的比表面积、纳米管与基底结合牢固等优点,其应用非常广泛。综述了二氧化钛纳米管阵列在太阳能电池、传感器、光解水制氢、光催化和环境分析方面的应用研究进展,并提出了二氧化钛纳米管阵列的应用发展趋势及展望。

二氧化钛纳米管阵列制备和光催化降解亚甲基蓝

采用电化学阳极氧化的方法,以氟化铵水溶液为电解液,在纯钛表面制备了TiO2纳米管阵列。以亚甲基蓝为模拟污染物,考察了TiO2纳米管阵列光催化降解效果。结果表明,TiO2纳米管阵列催化降解效果要好于TiO2薄膜电极,当降解时间为1h、2h、3h和4h时,降解率分别为57.84%、86.44%、93.66%和95.72%;而TiO2薄膜电极的降解率分别为50.18%、76.27%、87.31%和91.53%。在此基础上,考察了阳极氧化电压、氧化时间和焙烧温度对阳极氧化过程的影响规律。结果表明,阳极氧化电压在25V,氧化时间在1h,焙烧温度在500℃时所制备的TiO2纳米管阵列的光催化降解性能最好。

二氧化钛纳米管阵列制备和光催化降解甲基橙

采用电化学阳极氧化的方法,以氟化铵水溶液为电解液,在纯钛表面制备了TiO2纳米管阵列。以甲基橙为模拟污染物,考察了TiO2纳米管阵列光催化降解效果。结果表明,TiO2纳米管阵列催化降解效果要好于TiO2薄膜电极,60、120和180 min时,降解率分别为56%、88%和100%;而TiO2薄膜电极的降解率分别为43%、76%和91%。在此基础上,考察了阳极氧化电压、氧化时间和焙烧温度对阳极氧化过程的影响规律。结果表明,阳极氧化电压在10～25 V,氧化时间在1～2 h,焙烧温度在500℃时所制备的TiO2纳米管阵列光催化降解性能最好。

基于纳米铁氰化镍修饰二氧化钛纳米管阵列电极的非酶葡萄糖传感器

以二氧化钛纳米管阵列(TNTs)为基底,利用脉冲电沉积的方法将Ni纳米粒子沉积在TNTs管内,通过循环伏安法将Ni转化为铁氰化镍(NiHCF),构造了新型的非酶型葡萄糖生物传感器(NiHCF/TNTs修饰电极)。在优化的实验条件下,传感电极的灵敏度为663μA/(mmol cm2);响应电流与葡萄糖浓度在1～23mmol/L范围内呈现良好的线性关系。在低浓度检测下,线性范围为2×10-3～1.0 mmol/L;检出限为0.5μmol/L。本传感电极具有灵敏度高、稳定性好和抗干扰能力强等特点。

高效自组装二氧化钛纳米管阵列光电催化降解葡萄糖的动力学和机理(英文)

研究了自组装TiO2纳米管(TNAs)光电催化降解葡萄糖的动力学和机理.利用薄层反应器进行耗竭反应,研究了TNAs表面催化反应和溶液本体-扩散层传质有关的葡萄糖降解过程.采用电流-时间曲线以及相应的微分曲线分析了光电化学催化降解的微观进程.结果表明,葡萄糖的初始浓度与降解的起始电流强度符合Langmuir吸附等温式I0ph=0.00008c0/(1+0.69274c0)+0.00034,葡萄糖在TNAs薄膜催化剂表面的吸附为单一分子层吸附,其光电催化降解反应符合一级反应动力学,葡萄糖降解反应经历了三个不同的反应过程.

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的形貌

采用阳极氧化法,以NH4F-乙二醇-水溶液为电解质,在钛片上制备了TiO2纳米管阵列,并研究了电解电压和电极距离对TiO2多孔薄膜形貌的影响。结果表明,通过优化电解电压,可以调控二氧化钛纳米管阵列的内径在20～145nm之间;通过调节两电极间的间距,在金属钛片上制备了完整的二氧化钛纳米孔阵列。并采用有限元模拟二氧化钛层中的电流密度分布,探讨了二氧化钛纳米管阵列和纳米孔阵列的形成。

退火温度对二氧化钛纳米管阵列亲水性的影响

采用电化学阳极氧化法,以含有0.25wt%NH4F和2mL H_2O的乙二醇溶液作为电解液制备了TiO_2纳米管阵列,然后通过不同温度退火比较其形貌、结构、元素组成和亲水性能。实验表明,600℃以下温度退火基本不会引起TiO_2纳米管阵列的形貌改变,但是600℃退火会使得部分TiO_2纳米管坍塌。随着退火温度的升高,TiO_2由无定型结构向晶体结构转变,同时接触角减小,亲水性变好。另一方面,F元素也会影响TiO_2纳米管阵列的亲水性能,F元素含量越少,亲水性越好。

金属纳米团簇-二氧化钛纳米管阵列(MNCs-TNTAs)复合材料研究进展

一维纳米TiO2材料和同时具有分子特性与部分纳米颗粒特性的金属纳米团簇(NCs)是两种新型纳米材料,近年来受到学界广泛关注,二者在多个领域的应用发展潜力巨大.金属纳米团簇-二氧化钛纳米管阵列材料(MNCs-TNTAs)是一种新型复合材料,通过在二氧化钛纳米管表面上均匀分布金属纳米团簇,使得二者形成协同效应,光电和光催化等活性显著增强.但至今关于此材料还没有系统报道,本文综述了MNCs-TNTAs的材料结构、合成方法及相关应用.MNCs的加入使得TNTA吸收光谱红移,并促进光生载流子的分离,同时MNCs还可充当辅助催化剂.合成关键步骤在于二者的结合,方法有静电自组装法和胶体沉积法,其中胶体沉积法生产的材料更稳定.目前,尚有MNCs-TNTA在光电化学(PEC裂解水)、光催化降解有机污染物、还原硝基化合物等方面的应用.未来可以通过改善结合方法、纳米团簇配体种类等手段提升其稳定性,并拓展其在光催化氧化,太阳能电池等方面的应用.

Bi_2WO_6@BiXO(Mo,P,V)对二氧化钛纳米管阵列的改性及光电性能研究

通过水热协助离子交换法制备了Bi_2WO_6@Bi_2MoO_6,Bi_2WO_6@Bi PO4,Bi_2WO_6@BiVO_4对二氧化钛纳米管阵列(TiO_2NTs)进行改性,显著提高了TiO_2NTs的光电转换和光催化性能. Bi_2WO_6@BiPO_4/TiO_2NTs表现出最佳的光催化性能和光电转换效率,罗丹明B的去除率达到70%,可见光瞬态光电流密度达到30. 74μA·cm^(-2),开路电压达到-0. 17 V·cm^(-2).高效光电化学性能是由Bi_2WO_6@BiPO_4敏化剂规则有序的花状结构、强太阳光吸收和快速的界面载流子迁移性能引起的.

电解液中Mn2+的浓度对阳极氧化所得二氧化钛纳米管阵列光电响应的影响

在含0.000~0.015mol/L Mn^(2+)和0.5%(质量分数)NH4F的丙三醇-水电解液中对钛片进行阳极氧化,制备了TiO_2纳米管阵列(TNA),以考察同步电解锰掺杂对TNA光电响应的影响(对应的产物标记为Mn-TNA)。结果表明,锰掺杂减弱了TNA对紫外光的吸收,而增强了它对可见光的响应。在0.5V偏压的作用下,Mn-TNA对可见光的光电响应与电解液中的Mn^(2+)浓度有关。锰浓度较低时,Mn-TNA的光电响应因锰的掺杂而得到增强,锰浓度过高则恶化TNA的光电响应。Mn2+浓度为0.005mol/L时所得Mn-TNA具有较好的光电响应。

介孔金属氧化物／大孔二氧化钛纳米管阵列复合光催化剂及其制备方法

该发明涉及一种介孔金属氧化物／大孔二氧化钛纳米管阵列复合光催化剂及其制备方法。该催化剂以垂直附着于金属钛板的大孔二氧化钛纳米管阵列为载体，其中填充有介孔金属氧化物，其填充度为10％～100％（体积分数）。该发明在引入介孔金属氧化物的同时，

一种锂电用二氧化钛纳米管阵列固载球状二硫化钼负极材料的制备方法

一种锂电用二氧化钛纳米管阵列固载球状二硫化钼负极材料的制备方法,属于新能源材料领域.首先利用阳极氧化法制备有序的氧化钛纳米管结构作为磁控溅射基体材料;利用射频电源将二硫化钼溅射到二氧化钛纳米管阵列上以形成一定形状结构的二硫化钼薄膜；使用直流电源将铝溅射到硫化钼薄膜上以增加电极的导电性能.本发明提供的二氧化钛纳米管阵列固载二硫化钼制备出电池负极材料的技术,可有效地提髙电池的放电容量,减缓衰减速率.

利用碳氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列实现同时降解甲基橙和产氢

本研究结合阳极氧化和超声辅助沉积的方法合成碳氮共掺杂的二氧化钛纳米管阵列,并采用XRD、FESEM、UV-vis、XPS等技术对材料进行表征.光电化学(PEC)体系中,碳氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列作为阳极,甲基橙溶液作为光电催化氧化的对象,对光催化剂的氧化性能进行了考察,与此同时,在阴极实现光解水产氢,最终在PEC体系中实现同时降解甲基橙和产氢.XRD、FESEM、UV-vis、XPS及TEM等表征结果表明,碳氮成功地掺入到了二氧化钛纳米管阵列中,并未破坏其多孔有序的结构,而且比二氧化钛纳米管阵列具有更高的光催化活性.光电催化降解甲基橙的实验当中,在酸性溶液条件下,二氧化钛纳米管阵列的催化氧化效率较高,降解效率达到了100%,其速率常数为2.3×10-3s-1(p H=4),同时也具有较高的产氢速率(0.95 mmol·h-1),因此,该实验体系在光电催化降解污水中的有机污染物同时产氢方面有应用前景.

纯钛表面二氧化钛纳米管阵列结构特征的研究

采用阳极氧化技术在纯Ti表面制备出有序的TiO2纳米管阵列,并通过SEM,XRD,XPS对TiO2纳米管阵列进行表征。结果表明,阳极氧化时间对纳米管的形成有较大的影响。在外加电压为20V,阳极氧化时间为20min时,可制备出长度约480nm、内径约89.90nm、壁厚约7.4nm的TiO2纳米管阵列。经450℃热处理后,可得到锐钛矿型的TiO2纳米管阵列,钛元素以Ti4+氧化态处于八面体的环境中,Ti2p3/2的结合能为459.3eV。

二氧化钛纳米管阵列的制备、性能及传感应用研究

综述了二氧化钛纳米管尤其是在含F-电解质中应用阳极氧化法制备的高度有序二氧化钛(TiO2)纳米管阵列的制作、性能及应用.详细讨论了影响纳米管生长、纳米管尺寸和形貌的各项参数,如电解液,pH值和电压等.二氧化钛纳米管阵列良好的生物兼容性、大的比表面积、纳米管孔径方便可调,以及纳米管阵列内优异的电子传输特性都使其成为气体传感和生物传感领域理想的基底材料.以二氧化钛纳米管阵列为基底构建的氢气、氧气、湿度传感器及葡萄糖、过氧化氢生物传感器都展示了较低的检测下限,良好的稳定性、重现性和极高的灵敏度.

煅烧温度对二氧化钛纳米管阵列的微观结构及锂电性能的影响

采用阳极氧化法制备三维有序TiO2纳米管阵列,在450、600、650及700℃煅烧2h,借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及X射线能量色散光谱仪研究了煅烧温度对TiO2纳米管阵列微观结构及形貌的影响。以金属锂箔为对电极和参比电极,研究了不同热处理温度对TiO2纳米管阵列电极的充/放电性能、循环伏安曲线和循环稳定性的影响。结果表明:在450℃煅烧时,TiO2纳米管是锐钛矿型晶体,随着温度升高,金红石相开始出现并逐渐转变成为主要晶相;650℃是TiO2纳米管形貌开始坍塌的临界温度,在700℃时,纳米管形貌完全坍塌;作为锂离子电池负极活性材料,虽然放电比容量随着煅烧温度的增加而降低,但均表现出良好的充/放电稳定性。