ITO/TiO_(2)纳米管阵列复合材料的可见光催化性能

光催化以其反应条件温和、能直接利用太阳能转化为化学能的优势,而备受科研人员的关注。如何拓展光谱吸收范围及阻止光生“电子–空穴”复合,是目前光催化研究领域的热点。本工作通过阳极氧化制备出非晶TiO_(2)纳米管(TiO_(2)NTs),利用机械液压法将熔融铟锡合金压入非晶TiO_(2)中,得到In_(9.45)Sn_(1)/TiO_(2)NTs,再经高温煅烧后得到ITO/TiO_(2)NTs复合材料。实验对比了TiO_(2)NTs、In_(9.45)Sn_(1)/TiO_(2)NTs与ITO/TiO_(2)NTs对去除水溶液中亚甲基蓝的光催化性能,在180 min光照下,ITO/TiO_(2)NTs的降解效果最佳,降解效率达96.14%。利用紫外–可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究了TiO_(2)NTs、In_(9.45)Sn_(1)/TiO_(2)NTs和ITO/TiO_(2)NTs的光吸附性能,ITO/TiO_(2)NTs的吸光度最强。结合瞬态光电流响应、光电流密度电势、电化学阻抗谱和Mott-Schottky测试结果可知,ITO/TiO_(2)NTs比TiO_(2)NTs具有更高的电荷转移能力和供体密度,抑制了空穴和电子的复合,从而增强光电化学性能。经过五次循环后,ITO/TiO_(2)NTs的降解效率保持在90.28%。自由基捕获实验结果表明,•O_(2)^(–)和•OH是光催化降解的主要活性物质。

Ru纳米颗粒包覆ITO纳米线热解纤维素性能研究

以阳极氧化铝(AAO)膜为模板,采用真空机械压注法制备铟锡(InSn)合金纳米线(NWs),然后采用“原位放电还原”方法在InSnNWs表面包覆Ru颗粒。随后,将复合材料在空气中进行热处理,合成RuO2/ITONWs。最后,在H2气氛下还原RuO2/ITO NWs获得Ru/ITO NWs。结果表明,InSn纳米线直径约为40 nm,2~5 nm的Ru纳米颗粒均匀地包覆在ITO NWs的表面。此外,检测了所得Ru/ITO NWs对纤维素的催化热解性能,所得产物为1,6-脱水吡喃葡萄糖、乙醇醛和羟基丙酮,对比无催化剂、ITO NWs,Ru/ITO NWs所得产物,可以发现Ru/ITO NWs催化剂减少了1,6-脱水吡喃葡萄糖的产生,表明Ru纳米颗粒加剧了热解过程中氧桥的断裂,加速生成乙醇醛和羟基丙酮,提高纤维素热解效率。同时对存在醚键的壬基酚聚氧乙烯醚也进行了热解分析,结果表明Ru/ITO NWs对醚键的断裂起明显的催化作用,减少中间态纤维素的产生,实现快速热解纤维素的目的。

同轴ITO-TiO_(2)纳米管复合材料的储锂性能研究

TiO_(2)负极因其在锂离子电池充放电过程中具有良好的结构稳定性和安全性而受到广泛的关注。然而,TiO_(2)固有的导电性差限制了其在高电流密度下的容量及循环稳定性。本研究采用真空机械压注法和随后的退火处理成功制备了同轴氧化铟锡-TiO_(2)纳米管复合物(ITO-TiO_(2)NTs)。作为锂离子电池的负极材料,在0.2 A·g^(-1)的电流密度下,ITO-TiO_(2)NTs在350次循环后表现出295.9 mAh·g^(-1)的高容量。ITO在三维结构中充当导电电芯的角色,提高整体的导电性,促进电子和锂离子快速传输,从而提高复合材料循环稳定性和倍率性能。所提出的真空机械压注法对TiO_(2)纳米管阵列薄膜材料的复合改性提供了简单、高效的方法,具有重要意义。