TiO2纳米管的制备及其光电性能研究

采用水热法成功地制备了厚度为1 nm,直径为15 nm的TiO_(2)纳米管。利用差热-热重分析、X射线衍射、透射电镜及紫外-可见漫反射光谱对产物的结构进行了表征,并通过TiO_(2)纳米管对甲基橙的降解效果对其光催化活性进行评价。结果表明:制备的TiO_(2)纳米管有锐钛矿和金红石两种晶型,反应时间对样品的组织结构和光催化活性有较大影响,金红石相比例随着反应时间的增长而减少。反应时间为12 h时,TiO_(2)纳米管具有更佳的晶型比例及形貌结构,光催化性能最好。通过对TiO_(2)纳米管的形成机理研究发现:TiO_(2)前驱体先在强碱的作用下形成片状结构的碱金属钛盐,然后,该片状结构在表面静电作用和弹性形变等多因素诱导下转变成更稳定的纳米管状结构。

新型WO3/TiO2纳米管催化剂的合成及其在环戊烯选择氧化反应中的性能研究

采用水热合成法以P25为原料制备了介孔TiO2纳米管,并根据TEM和XPS表征结果对其形成机理进行了初步分析.然后,以制备出的介孔TiO2纳米管为载体,钨酸铵为钨源,采用传统浸渍方法制备了介孔WO3/TiO2纳米管催化剂.利用N2吸附,TEM,XRD,XPS及Raman等手段对固载后的多相催化剂进行了表征,并研究了催化剂在环戊烯选择氧化制备戊二醛反应中的催化性能.结果表明,在介孔20%WO3/TiO2纳米管催化下环戊烯的转化率达97.9%,戊二醛的选择性高达69.3%.钨物种以高度分散状态存在于催化剂中,并与载体间存在着较强的相互作用,使得钨的溶脱量很小,脱落的钨对反应几乎没有影响.另外,催化剂具有较高的稳定性,可以重复套用7次.失活后的催化剂可通过简单焙烧的方式再生.

锐钛矿相TiO2纳米电极材料的制备及储锂性能研究

纳米结构锐钛矿相TiO_2材料具有储锂性能,可用于锂离子电池的负极材料.为探索不同的结构和形貌对储锂性能产生的影响,本文分别用溶胶凝胶法和静电纺丝法制得纯锐钛矿相的TiO_2纳米颗粒粉末(TiO_2/NPs-400)和TiO_2纳米纤维(TiO_2/NFs-400),并对所得样品的晶相结构和形貌进行了表征.然后通过充放电测试对比研究了它们的储锂性能.结果表明,无论是TiO_2/NPs-400还是TiO_2/NFs-400由于都是纯的锐钛矿相并具有较小的晶粒尺寸,在前50次循环中均表现出优秀的储锂性能.但TiO_2/NFs-400由于具有多孔狭长孔道结构的优势,它的循环性能和倍率性能优于TiO_2/NPs-400.

溶胶-凝胶法制备改性TiO2纳米薄膜及其防腐蚀性能

应用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术在316L不锈钢表面分别制备TiO2纳米膜和 B-Fe-Ce改性的TiO2纳米膜. 采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱法和能量分散谱(EDS)对薄膜进行表征,通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位阳极极化曲线的测试考察薄膜的耐蚀性及对不锈钢的保护性能. 结果表明:两种纳米薄膜均含锐钛矿型的TiO2纳米颗粒,纯TiO2纳米膜与改性后的纳米膜中颗粒直径分别约为15和10 nm. TiO2/316L不锈钢和 B-Fe-Ce-TiO2/316L不锈钢膜电极浸泡在0.5 mo.lL-1 NaCl溶液后,后者的电化学反应电阻较大,动电位阳极极化曲线的稳定钝化区较宽,击穿电位更高,说明改性的纳米膜的耐蚀性及其保护性能更好.

阳极氧化制备TiO2纳米管及其光催化性能

采用电化学阳极氧化法在纯Ti表面制备出结构整齐有序的TiO2纳米管阵列,研究了不同溶液体系对TiO2纳米管尺寸和形貌的影响.利用X射线衍射仪和场发射扫描电镜表征所制备的TiO2纳米管.20V反应15h,0.5wt%HF+1mol/L(NH4)H2PO4溶液中TiO2纳米管直径为70～90nm,长度约2.2μm,在500℃的空气气氛下退火1h,纳米管薄膜以锐钛矿结构为主,在该条件下所制备TiO2纳米管的光电流密度达到3.2mA/cm2.以该纳米管薄膜为光阳极,施加0.45V(vs.SCE)的外加偏压,在125W紫外光照射5h后,初始摩尔浓度为20×10-6mol/L的酸性红G(C18H13N3Na208S2)在pH=3时,降解率达到92.4%.

热处理工艺对TiO2纳米管阵列结构及其光电性能的影响

通过阳极氧化法在钛箔上制备了TiO2纳米管阵列,在不同热处理工艺下使其晶化.利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对TiO2纳米管阵列的形貌和结构进行了表征.结果表明,阳极氧化法制备的TiO2纳米管经450~750℃热处理后为纳米晶结构,平均晶粒尺寸随退火温度升高而增大,相同温度下氮气气氛中热处理的TiO2平均晶粒尺寸小于空气气氛中热处理的TiO2.氮气气氛下退火可拓宽TiO2由锐钛矿型（Anatase）向金红石型（Rutile）结构转变的热处理温度范围,650℃以上退火处理后,TiO2纳米管中掺杂有少量的氮.光照开路电位测试和稳态极化曲线测试结果表明,在氮气气氛中、经650℃退火处理2 h制备的TiO2纳米管阵列电极光电响应性能最佳,此时TiO2为锐钛矿型和金红石型的混晶结构.

CuS/TiO2纳米管异质结阵列的制备及光电性能

利用水热反应制备了CuS/TiO2纳米管异质结阵列,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射谱(XRD)等手段表征了异质结阵列的表面形貌和晶体结构.电流-电压曲线结果表明,CuS/TiO2纳米管异质结阵列具有明显的整流效应.根据表面光电压谱和相位谱,在376～600 nm之间,CuS/TiO2纳米管异质结阵列表现为p型半导体特征,电子在表面聚集;在300～376 nm之间表现为n型半导体特征,空穴在表面聚集;在376 nm处异质结阵列的表面光伏响应为零.CuS/TiO2和CuS/ITO之间界面电场的不同导致异质结在不同波长范围内表面电荷聚集的差异.光电化学性能测试发现,以CuS/TiO2纳米管异质结阵列为光阳极组成的光化学太阳电池,在大气质量AM 1.5G,100 mW/cm2标准光强作用下具有0.4%的光电转换能力.

金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)改性对TiO2纳米管阵列光电催化活性的增强效应(英文)

采用阳极氧化法和阴极电沉积法制备了Fe2O3,CuO和NiO纳米粒子改性的高度有序的TiO2纳米管(TiO2-NT)阵列.运用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱等手段对Fe2O3/TiO2-NT、CuO/TiO2-NT和NiO/TiO2-NT复合电极进行表征.以苯酚为模拟污染物,考察复合电极的光电性能.结果表明,金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)纳米粒子成功沉积在TiO2-NTs的管口、内壁和管底.金属氧化物改性复合电极的光电催化活性比未改性的TiO2-NTs提高了2倍以上.Fe2O3/TiO2-NTs在可见光区显示出最高的吸收强度.以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极处理苯酚废水,光照120min后苯酚去除率达到96%,而未改性的TiO2-NTs的苯酚去除率只有41%.此外,Fe2O3/TiO2-NTs在生成低毒中间产物方面表现出良好的性能.较高的复合电极光电催化活性主要是由于TiO2纳米管和过渡金属氧化物纳米粒子间构筑的高界面面积异质纳米结构,有效地促进了电子转移,抑制了光生电子-空穴对的复合.

阳极氧化法制备TiO2纳米管及其光催化性能

纳米TiO2对诸多环境污染物有显著的光催化降解作用,光催化已发展成为新型环境污染治理技术。本文采用阳极氧化法制备出TiO2纳米管,对比了四种电解液组成（A氟化铵＋硫酸铵＋水;B氟化铵＋硫酸铵＋乙酸＋水;C氟化铵＋硫酸铵＋甘油＋水;D氢氟酸＋二甲基亚砜（DMOS）＋乙醇）对催化剂表面形貌及光催化性能的影响。结果表明,电解液A和C都制备出了形貌清晰的TiO2纳米管,管径约为60～74 nm。样品经400℃煅烧,TiO2晶型主要为锐钛矿相;经500℃煅烧,出现少量金红石相;经700℃煅烧,晶型全部为金红石相。具有良好形貌的TiO2纳米管同时具有良好的紫外光吸收能力。当亚甲基蓝初始浓度为10 mg·L^-1,经500℃煅烧的TiO2纳米管光催化活性最佳,光照30 min亚甲基蓝的降解率达89.98%。亚甲基蓝光催化降解反应符合一级反应动力学,反应速率常数为0.079 30。

焙烧温度对TiO2纳米管结构及吸附性能的影响

采用水热法在不同焙烧温度下制备了具有不同特性的TiO2纳米管(TNT).用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和BET比表面积对其结构和形貌进行表征.以亚甲基蓝(MB)为模型反应物,考察了不同焙烧温度下的TiO2纳米管在不同环境温度下对MB的吸附行为.结果表明:随着焙烧温度的升高,TiO2纳米管中锐钛矿的含量增加、比表面积减小;MB在TiO2纳米管上的吸附量随着纳米管焙烧温度的升高显著降低;环境温度对MB在TiO纳米管上的吸附随着TiO纳米管焙烧温度的不同而有差异.

阳极氧化法制备TiO2纳米管及光催化性能

采用电化学阳极氧化法在纯Ti片表面制备出结构整齐有序的TiO2纳米管阵列，研究了溶液体系和pH值对TiO2纳米管尺寸和形貌的影响。利用X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜表征了不同条件下制备的TiO2纳米管，20V反应15h，质量分数为0．5％HF＋1mol／L（NH4）H2PO4溶液中TiO2纳米管直径为70～90nm，长度约2．2μm。以纳米管薄膜为光阳极，施加0．45V的外加偏压，在125W紫外光照射4h后，初始质量浓度为10mg／L的亚甲基兰COD降解率达到93％。

硅掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光电催化活性的研究

通过电化学沉积,在阳极氧化法制备的高度有序TiO2纳米管阵列表面均匀地沉积Si元素。扫描电子显微照片显示Si掺杂的TiO2纳米管垂直于基底定向生长。X射线衍射分析表明,所引入的Si可能掺入到TiO2的晶格中,因而提高了TiO2的热稳定性,抑制了金红石相的生成及晶粒的长大。紫外-可见漫反射分析表明Si掺杂的TiO2纳米管吸收边带发生了明显的蓝移,并且在紫外区的吸收强度明显增强。与未掺杂的TiO2纳米管相比,Si掺杂TiO2纳米管电极的紫外光电化学响应显著提高,其光电流密度是未掺杂的1.48倍。硅掺杂TiO2纳米管阵列光电催化降解五氯酚的动力学常数(1.651h-1)是未掺杂TiO2纳米管电极(0.823h-1)的2.0倍。

TiO2纳米光催化材料的研究进展

在环境污染物的光催化分解中,高活性光催化剂的使用是关键环节.本文综述了近年来TiO2光催化材料改性的重要方法以及新型TiO2光催化剂的研究进展.TiO2光催化剂的改性方法主要有复合半导体、染料光敏化、贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属掺杂、多元共掺杂等.新型光催化剂种类主要有钙钛型光催化剂、层状金属氧化物光催化剂、隧道结构化合物光催化剂等.未来可以考虑利用普鲁士蓝类纳米配合物和金属-有机框架材料(MOFs)对TiO2光催化材料进行改性,得到新型的具有高催化活性的的TiO2光催化剂.

钴离子(Co(2＋))掺杂TiO2纳米管阵列的光生阴极保护行为

应用电化学阳极氧化法在纯钛箔表面构筑TiO2纳米管阵列膜,借助离子交换法对纳米管阵列膜作钴离子(Co2+)掺杂.扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)观察膜层的形貌和晶型,紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、光电化学分别测试Co2+掺杂TiO2纳米管阵列在不同波长范围内的光电响应特性和光生阴极保护行为,考察Co2+掺杂量对TiO2纳米管阵列几何尺寸、形貌和光电性能的影响.结果表明,掺杂适量Co2+形成的杂化能级可有效窄化TiO2带隙宽度,并使光响应扩展至可见光区.Co2+掺杂TiO2纳米管阵列膜在400～650 nm波长范围有较强的光吸收,对403不锈钢光生阴极保护作用明显.

Au改性TiO2纳米复合物对人结肠癌细胞的光催化杀伤作用

提出了通过TiO2表面修饰纳米Au的方法来提高纳米TiO2光催化杀伤癌细胞的效率.采用化学还原法合成了Au改性的TiO2(Au/TiO2)纳米复合物,并研究了不同掺杂量(1wt%,2wt%,4wt%)的Au/TiO2对人结肠癌LoVo细胞的光催化杀伤效应.结果显示,Au的掺杂大大地提高了TiO2纳米粒子光催化杀伤结肠癌LoVo细胞的效率,而且Au掺杂量的高低影响Au/TiO2光催化杀伤癌细胞的效率,掺金量为2%的Au/TiO2对结肠癌LoVo细胞具有最高的光催化杀伤效率.在光强为1.8mW/cm2的紫外灯(λmax=365nm)下光照110min,50μg/mL掺金量为2%的Au/TiO2能够杀死所有的癌细胞,而同样浓度的TiO2只能杀死70%的癌细胞。

RuO2／TiO2纳米管薄膜的制备及其光电催化性能研究

采用阳极氧化法结合浸渍法在钛金属片基底上制备了TiO2负载RuO2纳米管阵列,利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和紫外可见分光光度计对纳米管的形貌、结构和光学性能进行了表征,并研究了RuO2/TiO2纳米管阵列在紫外光和可见光下对亚甲基蓝溶液的光电催化性能。结果表明:RuO2/TiO2纳米管仍保持了纯TiO2纳米管的结构特征,部分Ru进入TiO2晶格代替了Ti的位置形成了固溶体,部分Ru以RuO2纳米粒子形式存在;RuO2/TiO2纳米管的光吸收波长发生了红移,且在整个可见光区均比纯TiO2纳米管光吸收能力强,RuO2/TiO2纳米管光电催化降解亚甲基蓝的4 h降解率由纯TiO2纳米管的27%提高到79%;采用该法制备的TiO2纳米管阵列膜回收简单,反复使用20次后光电催化降解能力基本保持不变。

TiO2纳米管负载纳米金的制备及其在紫外光下的光电性能(英文)

利用直流磁控溅射法制备纳米金颗粒表面改性TiO2纳米管,并通过XRD,FESEM对其结构进行表征.在紫外光下测试其光电效应,结果发现在定电位和动电位下,纳米金改性后的TiO2纳米管产生的光电流都要比未改性的TiO2纳米管大.在定电位下(1.0V),Au/TiO2纳米管产生的光电流为0.4mA,是TiO2纳米管的1.8倍.在动电位下(-1.5～1.5V),当电位达1.5V时,Au/TiO2纳米管产生的光电流为0.75mA,是TiO2纳米管的3.75倍.

TiO2纳米管负载Pd催化氯苯加氢脱氯

以不同温度(250、400、550℃)焙烧的TiO2纳米管(TNT)为载体,分别采用浸渍法和沉淀沉积法制备Pd负载催化剂Pd/TNT,用于研究氯苯气相加氢脱氯反应.采用透射电镜、X射线衍射、N2吸附-脱附、CO化学吸附等表征手段,探讨焙烧温度对载体性质和Pd分散性的影响.表征结果表明,沉淀沉积法比浸渍法制备的催化剂表面Pd粒子的分散性要好,而焙烧温度升高,载体表面羟基含量减少,TiO2纳米管由钛酸转变成锐钛矿结构.表征结果显示,Pd在400℃焙烧的载体上分散性最好,其对氯苯催化加氢脱氯反应的初活性高达92.9%,稳定性最好.

ZnO/TiO2纳米管的制备及光降解性能研究

采用水热法合成TiO2纳米管,在碱性条件下与乙酸锌的无水乙醇溶液反应,得到表面负载ZnO的TiO2复合纳米管（ZnO/TNTs）,并研究了复合纳米管在紫外光照射下对罗丹明B的光催化降解性能。通过透射电镜（TEM）、电子衍射能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）、比表面积（BET）和紫外-可见光谱（UV-Vis）对所合成的材料进行了表征。结果表明,TiO2纳米管管径约5~10nm,管长约0.1~1μm;经ZnO表面修饰后,纳米管的结构没有发生明显变化,且ZnO粒子呈六方晶系纤锌矿结构均匀分散在纳米管的外表面,粒径约为6nm;光谱分析表明,ZnO/TNTs的吸收光谱有明显红移;且ZnO/TNTs的光催化活性较锐钛矿型TiO2纳米粉末、ZnO纳米粉末和TiO2纳米管有显著提高,且其光催化性能重复性好。

TiO2纳米管的制备及光催化降解亚甲基蓝研究

以TiO2和NaOH为原料,采用水热法制备了TiO2纳米管(titania nanotube,简称TNT),通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、BET比表面积测定等手段对其结构和性质进行了表征。以亚甲基蓝(methylene blue,简称MB)为模型反应物,考察了TiO2纳米管光催化降解MB的效果。研究结果表明,TiO2纳米管是在酸交换后形成的,400℃焙烧时,TiO2纳米管中出现锐钛矿相;制备的TiO2纳米管可有效地降解MB,TiO2纳米管光催化降解MB的效率与其锐钛矿相的含量有关。