C掺杂TiO_(2)纳米管阵列的制备及光催化降解甲基橙研究

通过阳极氧化结合水热法制备C掺杂TiO_(2)纳米管阵列(C-TNTs),利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)对TiO_(2)纳米管阵列的晶型、形貌进行表征。结果表明,制备的C-TNTs具有较强的锐钛矿衍射峰,纳米管排列整齐,孔径一致;C-TNTs的平均内径为150 nm,管长约4.4μm。在紫外光照射下,TNTs与C-TNTs均有较高的光催化效率,120 min对甲基橙(MO)的降解率分别为90.9%和96.6%。在可见光照射下,C-TNTs在120 min对MO的降解率达86.5%,是TNTs的2.24倍。C-TNTs在可见光照射下,经5次循环使用后催化率仅下降3.2个百分点,具有较强的催化稳定性。

基于ZnO纳米棒阵列的钙钛矿太阳电池研究

在钙钛矿太阳电池中利用水热法制备ZnO纳米棒阵列时,TiO_(2)薄膜一般是制备ZnO种子层以及后续生长ZnO纳米棒阵列的基础。因此TiO_(2)薄膜的致密和平滑程度对ZnO纳米棒阵列的生长及相应太阳电池的光伏性能有重要影响。本文通过使用水解-热解法以NbCl5为铌源在FTO导电基底上制备了Nb掺杂的TiO_(2)致密层,有效提升了TiO_(2)薄膜的致密程度,并在此基础上通过水热法成功沉积生长了具有不同长度、直径和面密度的ZnO纳米棒阵列。通过两步连续沉积法在所得ZnO纳米棒阵列上制备了摩尔比为CH3NH3I/CH3NH3Br=85/15的CH3NH3PbI3-xBrx钙钛矿薄膜。使用spiro–OMeTAD作为空穴传输层,组装了基于Nb掺杂TiO_(2)致密层的ZnO纳米棒阵列钙钛矿太阳电池,在相对湿度55%的空气中获得了13.97%的光电转换效率。

有机电解液中钛基材表面TiO_2纳米管阵列生长机制的研究

采用恒压阳极氧化法在有机电解液(NH4F/甘油、NH4F/乙二醇)中制备TiO2纳米管阵列,研究了阳极氧化电压、时间、电解液成分对纳米管阵列形貌、生长过程的影响,并提出了有机电解液中TiO2纳米管阵列的生长机制。研究表明:有机电解液中,获得纳米管阵列的电压范围更为宽泛,纳米管的生长时间也更长;在不同含水量的有机电解液中,可以制备出形貌不同的纳米管阵列;有机溶剂的高粘度、低含氧量提高了纳米管生长速度的同时控制着纳米管的腐蚀速度,因此在有机电解液中可以制备更大长径比的TiO2纳米管阵列;乙二醇电解液中纳米管的生长速度大于甘油电解液,并可制备出64μm的TiO2纳米管阵列。

钛基TiO_2纳米管阵列电极的光电催化性能

应用电化学阳极氧化法在纯Ti基底上制备高度有序的TiO2纳米管阵列,考察了Ti/TiO2光阳极的光电化学响应。以苯酚溶液为目标污染物,研究Ti/TiO2电极的光电催化性能,并与光催化性能进行比较。结果表明,该电极光电催化性能优于光催化性能,施加0.6V电压时,光电催化性能最好。电化学阻抗谱分析显示,光电催化和光催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤,外加偏压减小了界面电荷转移阻抗,提高了光生载流子的分离效率。

基于TiO_2纳米管阵列的高效正面透光型染料敏化太阳能电池的制备及其光电性能（英文）

报道了一种基于TiO2纳米管(TNT)阵列正面透光型光阳极的高效染料敏化太阳能电池.将TNTs在450°C烧结后能避免其有序结构在HF处理过程中被破坏,使膜内高速电子传输通道被保留,有利于染料敏化太阳能电池(DSSC)实现高速电荷传输.再用HF、TiCl4、HF和TiCl4混合等溶剂对TNTs进行处理,提高其表面粗糙度以吸附更多染料.染料吸附量的增加能提高光阳极在300-570 nm波段光子捕获效率,该波段是染料吸收光子的主要区域.然而,在染料吸收光子较弱的长波段区域(570-800 nm)光子捕获效率的增加主要源于光阳极光散射率的提高.光阳极光子捕获效率的提高使DSSC的内外量子效率在全波段(300-800 nm)均有所增加,从而使短路电流明显提高.从电化学阻抗数据可知,与电子传输性能密切相关的电化学参数如电荷传输电阻、界面电荷复合电阻、电容、电子寿命、电子扩散长度和电子收集效率等在含处理过的TNTs光阳极DSSC中均有所改善,从而提高电池光电转换效率.含HF和TiCl4混合溶剂处理TNTs光阳极的DSSC最高光电转换效率能达到7.30%,比未处理的DSSC(5.38%)提高35.69%.

TiO_2纳米管阵列薄膜光电协同降解亚甲基蓝的研究

使用阳极氧化法制备了TiO2/Ti纳米管阵列薄膜材料.TiO2纳米管管孔分布均匀,管径约为80～90nm,平均管长约为1.8μm.在400℃下煅烧2h后,TiO2纳米管阵列为锐钛矿型,并且结构保持良好,没有出现变形、剥落的现象.以TiO2/Ti纳米管阵列薄膜材料为光催化剂,同时施加0～+3.0V范围内变化的电场,考察了外加电压对降解亚甲基蓝光电协同效率的影响.结果表明在外加+1.4V电压的条件下,光电协同效率达到124%.TiO2纳米管阵列与基底Ti板结合牢固,多次重复使用后没有发现降解率的明显变化.

钛基材上制备TiO_2纳米管阵列电极的电化学性能

在0.5%(质量分数)NH4F/甘油电解液中通过恒压阳极氧化法在钛基体上制备TiO2纳米管阵列。采用循环伏安法、紫外-可见吸收光谱、顺磁共振波谱仪和傅立叶红外谱对TiO2纳米管阵列的表面性能进行了表征。结果表明:TiO2纳米管阵列电极可发生两个光化学过程,测得的电化学激发能△EOH/·OH>1.643V,对应的吸收光波长λ<853nm;TiO2纳米管阵列电极光化学性能变化是由于在电极表面发生Ti3+与Ti4+转化的过程中形成了·OH。

基于铜基底的TiO_2纳米管阵列储锂性能(英文)

研究了基于铜基底的TiO2纳米管阵列直接作为锂离子电池电极的储锂性能。以铜基底上生长的Cu(OH)2纳米棒阵列为模板,采用自牺牲模板法,通过外向包覆与内向刻蚀,制备了非晶态的TiO2纳米管阵列,然后将其在500℃下退火处理4 h,获得锐钛矿型TiO2纳米管阵列。采用X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电镜、热重分析对样品进行表征;采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗谱测试对退火前后TiO2纳米管阵列的电化学性能进行研究。结果表明:与非晶态的TiO2纳米管阵列相比,锐钛矿型TiO2纳米管阵列吸附水的含量低,结晶度高,电荷迁移阻力小,锂离子扩散系数大,结构稳定,具有更好的循环性能和倍率性能;在0.2C下,其首次放电比容量为353 mAh·g-1,经过40次循环后的放电比容量仍为243 mAh·g-1,在8C下的放电比容量为90 mAh·g-1。

UV-辐照TiO_2纳米管阵列脱色甲基橙废水研究

在近中性的电解液中,采用恒电压阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列膜催化剂,研究了阳极氧化电压、氧化时间、电解液中氟离子浓度等对二氧化钛纳米管阵列表观形貌的影响,并分析了其晶型.以甲基橙模拟废水为目标物,测试了催化剂的光催化脱色效率.结果表明：催化剂的制备条件影响其表观形貌和晶型,进而影响其光催化效率;本实验制备的TiO2纳米管阵列的孔内径约为30~50 nm,壁厚约20~25 nm;热处理前催化剂为无定形型,550℃下热处理后的催化剂晶型以锐钛矿为主;同直接光解相比,光催化脱色甲基橙废水的效率提高了40%.

TiO_2纳米管阵列诱导水热沉积羟基磷灰石涂层

钛及其合金具有较好的生物相容性、耐腐蚀性和优异的力学性能,已广泛用作人体硬组织种植材料,并成功应用于骨、牙齿及整形外科等领域。近年来,通过阳极氧化法在钛表面构筑具有生物活性TiO2纳米管阵列的研究备受关注。在水热条件下,以TiO2纳米管阵列于饱和Ca(OH)2和0.01mol/L Na2HPO4溶液中诱导沉积羟基磷灰石(HAp)涂层,并采用SEM、XRD、HR-TEM、Raman等进行表征。结果表明,TiO2纳米管阵列在适宜的水热条件下,所沉积的HAp涂层呈现特殊双层结构,底层为短棒状呈"十字"交叉排列,上层为长棒状结构。体外生物矿化实验表明,TiO2纳米管阵列诱导水热沉积HAp涂层后可大大提高其生物活性。该方法具有设备简单、易于操作、温度低等优点,有利于在骨、关节及牙齿等硬组织植入物生物活化改性方面的推广应用。

TiO_2纳米管阵列电催化降解甲基橙

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列电极,通过考察其对模拟染料废水甲基橙(MO)的光催化降解效率来优化制备条件。研究了TiO2纳米管阵列电极电催化降解MO的活性及其影响因素,并考察了MO降解反应动力学。结果表明,MO溶液pH、电解槽压、支持电解质浓度等是TiO2纳米管阵列电极催化效率的重要影响因素。TiO2纳米管阵列电催化降解MO的反应遵守一级反应动力学规律,与TiO2纳米管阵列光催化降解MO的行为一致,且表观反应速率常数不随MO溶液浓度不同而发生改变。

钛基阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列研究进展

TiO2纳米管阵列因具有独特的结构和优异的性能而引起人们极大的关注,已成为纳米材料和光催化领域研究的热门课题。针对阳极氧化法,详细论述了TiO2纳米管阵列的制备技术和形成机理,综述了其在光解水制氢、光催化降解污染物及染料敏化太阳电池等领域的应用进展,分析了目前存在的问题,并指出了今后研究的方向。

阳极氧化钛基合金表面TiO_2纳米管阵列的研究进展

通过阳极氧化在钛及其合金表面制备的TiO2纳米管阵列,因其独特的有序结构而显示出优异的性能,在许多领域有着广泛的应用,成为一种很有发展前景的新型纳米结构材料。简要综述了TiO2纳米管阵列的形成机理、形成的影响因素及应用研究领域,并指出了TiO2纳米管阵列今后的发展趋势和应用前景。

TiO_2纳米管阵列电极电催化降解甲基橙的研究

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列电极。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X-射线衍射仪(XRD)表征了电极的表面形貌和晶体结构,应用电化学阻抗谱(EIS)技术研究了不同阳极极化电位下电极的导电性能,应用荧光光谱法研究了电极产生羟基自由基(·OH)的活性,考察了3种支持电解质(Na2SO4、NaNO3和NaCl)对甲基橙(MO)电催化降解效率的影响,通过加入捕获剂探讨了MO分子的降解机理。结果表明,TiO2纳米管阵列电极电极的导电性随阳极极化电位的升高而增强;在电场作用下,TiO2纳米管阵列电极表面生成大量·OH;Na2SO4和NaNO3不参与MO分子的氧化反应,MO的降解符合一级反应动力学模型,而NaCl参与了TiO2纳米管阵列电极电催化降解MO的过程,呈现出复杂的动力学行为;在捕获剂存在的情况下,MO分子仍能发生降解,显示MO分子可在TiO2纳米管阵列电极表面直接氧化。

基底及电解液对TiO_2纳米管阵列形貌的影响

通过中频脉冲磁控溅射的方法在ITO玻璃上沉积出致密的钛薄膜,分别以钛膜和钛箔为基底,在甘油和乙二醇为主的电解液体系中制备出TiO_2纳米管阵列,考察阳极氧化电压对纳米管形貌的影响,采用XRD、FESEM等测试手段对样品的组成、结构及形貌等进行表征。结果表明:氧化电压的增加会导致TiO_2纳米管管径和长度的增加,但氧化电压过高会造成钛箔基底TiO_2纳米管的坍塌,而ITO玻璃基钛膜上则会形成纳米深孔结构。

TiO_2纳米管阵列催化降解甲基橙的性能研究

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列电极,以甲基橙为目标降解物研究了TiO2纳米管阵列电极的光催化和光电催化性能。此外,还进行了超声辐射替代紫外光照探索性研究。结果表明,阳极氧化时间和热处理温度对TiO2纳米管阵列电极的光催化性能具有显著影响;在光催化过程中,施加一定外加电压可有效提高电极的光催化活性。尽管与紫外光照相比,超声辐射在TiO2纳米管阵列电极的催化氧化甲基橙分子过程中的促进作用具有一定的差距,但仍显示出替代紫外光照的可行性。

TiO_2纳米管阵列薄膜光电催化降解甲基橙染料废水

采用电化学阳极氧化法在纯钛表面制备出TiO2纳米管阵列,应用FE-SEM和XRD表征其形貌。以该纳米管陈列薄膜为光阳极,比较了光解、光催化和光电催化对甲基橙溶液降解效率的差异,研究了pH值和外加偏压对甲基橙降解效率的影响,并建立了光电催化氧化反应的一级动力学模型来描述产生这种效果的主要因素。结果表明,在光电催化氧化体系中,TiO2纳米管阵列薄膜对甲基橙具有显著的降解作用;溶液中的电解质、溶液的pH值和外加偏压是影响光电催化效果的关键因素;最佳的降解条件为电解质存在下、pH值为3、外加偏压为1.5V,在该条件下紫外灯照射80min后降解率可达100%。

玻璃基底TiO_2纳米管阵列的制备及其光电性能研究

提高二氧化钛纳米管阵列电极的机械稳定性,改善电极的透光性能,有助于提高其光电催化性能,拓展电极的应用范围.通过室温射频溅射方法在玻璃基底上溅射一层金属钛膜,然后在含0.5%HF的电解液,10V阳极氧化电压下进行阳极氧化,得到玻璃基TiO2纳米管阵列电极.扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明,玻璃基表面形成了孔径为20～30nm,管长约130nm排列有序的锐钛矿型TiO2纳米管阵列.光电性能测试表明,玻璃基TiO2纳米管阵列与金属钛基TiO2纳米管阵列表现出相似的光电催化性能,明显优于磁控溅射制备的TiO2薄膜.

一种基于TiO_2纳米棒阵列的快速响应湿度传感器研究

通过水热法使TiO2纳米棒阵列直接生长在叉指电极之间,并制备成湿度传感器。纳米棒疏松多孔,直径大约20 nm,长度1μm。在相对湿度6%-97%RH的范围内传感器的电阻变化达3个数量级,感湿曲线的线性较好,湿滞较小。由于纳米棒生长方向一致,形成了许多有利于水分子进出的水汽通道,有效提高了传感器的响应特性,该传感器的响应时间为2 s,恢复时间为6 s。

一种基于TiO2纳米管阵列的pH传感器

pH值是溶液最重要的物理化学参数之一。玻璃电极是一种常见的电化学型PH传感器，其缺点在于成本较高，玻璃膜本身易碎，难以微型化，使用之前还要预处理而且酸差和碱差限制其测量范围。一些新型的金属氧化物制备的电极界面对溶液中的一有响应能力，