二氧化钛纳米管阵列的制备及其强化传热应用

分别以无机酸性溶液(氟化铵和硫酸)和有机中性溶液(氟化铵和丙三醇)作为电解液,采用阳极氧化法在钛板表面制备出二氧化钛纳米管阵列,并以制得的纳米表面作为换热壁面,对其强化传热的性能进行实验研究。通过场发射扫描电镜表征其微观结构形貌,利用接触角测量仪检测表面的静态接触角。结果表明,有机中性溶液制备出的纳米管管径大、管壁厚,两种方法得到的纳米表面均具有亲水特性,接触角明显减小。池沸腾实验中,与未处理的钛板相比,纳米表面能够产生更多的汽化核心,有利于提高传热系数及临界热流密度。其中有机中性溶液条件下制备的纳米表面的传热系数和临界热流密度分别达到了10 kW/(m^2·℃)和330 kW/m^2,相比于未处理的钛板分别提高了66.7%和15.8%。

糖葫芦状二氧化钛纳米线阵列的制备及其光催化性能

采用溶胶-电泳技术,在多孔阳极氧化铝(PAA)模板的有序孔洞中制备了高度取向的糖葫芦状TiO2纳米线阵列光催化剂,通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射对样品进行了表征.结果表明,TiO2纳米线为锐钛矿晶型,纳米线直径与PAA模板的孔径一致,且分布均匀.纳米线取向性极好,每根纳米线都具有周期性凹凸,形似糖葫芦,因此命名为糖葫芦状TiO2纳米线阵列.以甲基橙的降解反应评价了光催化剂的活性,与相同条件下制备的TiO2/玻璃膜相比,TiO2纳米线阵列在光照1 h时对甲基橙的降解率达到93.6%,比前者提高了40.2%,具有很好的光催化活性.

钕氟复合掺杂二氧化钛纳米线阵列的光催化性能

利用溶胶-电泳沉积技术,以多孔有序阳极氧化铝膜为模板制备Nd3+/F-共掺杂的二氧化钛纳米线阵列。用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对其进行表征,并以甲基橙为降解物,对Nd3+单掺杂TiO2、F-单掺杂TiO2和Nd3+/F-共掺杂TiO2进行了光催化降解性能研究。结果表明:Nd3+/F-共掺杂TiO2纳米线阵列具有比单元素掺杂更高的光催化活性,光照1h对甲基橙的降解率均达到90%以上。同时,杂质离子的引入使得TiO2薄膜的吸收波长发生红移,实现了在不降低TiO2光催化性能的同时又具有可见光活性。

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。

二氧化钛纳米线阵列富集与内部萃取电喷雾电离质谱联用检测大豆磷脂

通过水热合成方法,在掺杂F的SnO_2导电玻璃(FTO)基底上制备了TiO_2纳米线阵列结构,并与内部萃取电喷雾电离质谱法(i EESI-MS)联用,实现了大豆中磷脂类物质的选择性富集和直接质谱分析。系统考察了三氟乙酸(TFA)-甲醇比例、吸附时间、洗脱剂组成以及洗脱流速对大豆中磷脂类物质检测的影响。结果表明,在萃取液为2%(V/V) TFA-甲醇、吸附时间为60 s、洗脱剂为1. 5%(V/V)氨水-甲醇、洗脱流速7μL/min的条件下,可以获得最佳的磷脂类成分信号。在优化条件下,从大豆研磨液中检测到了18种磷脂类成分,基于此可利用主成分分析(PCA)对产自黑龙江、江苏、四川、山东和河南的大豆进行初步区分。本方法对大豆磷脂定量分析的检出限(S/N≥3)为0.01μg/L,相对标准偏差(RSD,n=3)为1.6%～6.5%,表明本方法具有较高的检测灵敏度。此外,本方法还可用于对大豆商品油品质进行快速准确筛查。本方法具有样品耗量少、分析速度快、操作简便等优势,有望为大豆中磷脂类物质的快速检测提供一种新方法。

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。

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。

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.

以金纳米颗粒-二氧化钛纳米线阵列为支架的电化学免疫传感的构建及其应用

首先以掺杂氟的二氧化锡导电玻璃为基片,采用水热法制备出二氧化钛纳米线阵列,然后使用电化学沉积法将金纳米颗粒修饰于二氧化钛纳米线阵列表面以增强其导电性和生物相容性.将纳米金-二氧化钛纳米线阵列用作电化学免疫传感器支架,利用纳米金与癌胚抗原抗体之间的静电吸附作用,将包被抗体负载于电极表面制得检测癌胚抗原的电流型免疫传感器.同样,水热法还被用于制备圆柱形二氧化钛纳米棒,以辛二酸双(3-磺基-N-羟基琥珀酰亚胺酯)钠盐为双氨基交联剂,将辣根过氧化物酶和信号抗体一起固定于二氧化钛纳米棒表面作为示踪标记物.扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射分析仪均被用于分析上述材料的结构、形貌和组成.通过夹心型免疫反应,示踪标记物上信号抗体被定量负载于免疫传感器表面.通过一个以过氧化氢为媒介体的辣根过氧化物酶催化反应,差示脉冲伏安法被用于癌胚抗原的定量测定.结果表明,该癌胚抗原免疫传感器线性范围为0.01~120μg/L,检测限为6 ng/L.

内部萃取电喷雾电离质谱对二氧化钛纳米线阵列光催化降解罗丹明B反应机理的研究

利用水热合成法在掺杂F的SnO2导电玻璃(FTO)基底上制备TiO2纳米线阵列结构,与内部萃取电喷雾电离质谱(iEESI-MS)联用,实现了罗丹明B降解中间产物的检测,并推测了反应机理.考察了离子源电压、离子传输管温度和洗脱剂组成对罗丹明B及其降解产物信号强度的影响.结果表明,在光催化反应时间为2 h,反应溶液体积为15μL,离子源电压为3 kV,离子传输管温度为300℃,洗脱剂为0.5%乙酸-甲醇(体积比)混合溶液条件下,可以获得最佳的罗丹明B及其中间产物信号.在优化的条件下,从罗丹明B反应溶液中共检测出8种中间产物,基于此推测了罗丹明B的降解机理.该方法对罗丹明B定量分析的检出限(S/N≥3)为0.1μg/L,相对标准偏差(RSD,n=6)为2.1%~7.3%,具有检测限低、灵敏度高、样品耗量少、分析速度快及操作简便等特点.此外,该方法还可用于其它光催化反应中间产物的检测,拓宽了质谱分析法在环境领域中的应用范围,为今后环境污染物降解机理的探究提供了新思路.

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.

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。

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.

二氧化钛纳米管生物膜的通透性能研究

介绍了两端通透的二氧化钛纳米管阵列的制备过程,并对形貌进行了分析,给出了刻蚀纳米管阵列底部的参数;在此基础上,采用自制的通透装置,运用光电比色计和紫外分光光度计对比分析了苯酚红和牛血清白蛋白的通透性能,考察了通透时间和纳米管管径等参数对通透性能的影响规律。

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。

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.