紫外光辐照对TiO_2纳米线电输运性能的影响及磁阻效应研究

采用溶胶凝胶法以及静电纺丝法,利用热处理工艺,成功制备出了多晶锐钛矿型TiO_2纳米线,通过两线法在室温下测试单根TiO_2纳米线的V-I曲线来研究其电输运性能及磁阻效应.结果表明:在无光照环境下其V-I曲线为不过零点的直线,零场电阻较大,在磁场作用下电阻下降,表现出负磁阻效应;紫外光辐照环境下TiO_2纳米线载流子浓度增加使得电阻变小,然而在磁场作用下电阻增大,表现为正磁阻效应.紫外光辐照导致的载流子浓度变化,使得负磁阻转变为正磁阻,我们将磁阻变化归结为d电子局域导致的负磁阻与能带劈裂导致的正磁阻两种机理相互竞争的结果.

金红石TiO_(2)纳米线忆阻器的制备及阻变存储机制

本工作采用简单高效的一步水热法工艺制备了具有一维有序结构的金红石TiO_(2)纳米线阵列,设计了Au/TiO_(2)/FTO器件结构的金红石TiO_(2)纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变存储特性和存储机制,构建了器件基于氧空位迁移的非线性阻变存储机制模型。结果表明,Au/TiO_(2)/FTO结构金红石TiO_(2)纳米线忆阻器具有非易失性的双极性阻变存储特性,器件的阻变开关比可以稳定地保持在10^(2)以上。此外,器件在低阻态时满足线性的欧姆导电特性,在高阻态时服从陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制,而器件的阻变存储行为则遵循基于氧空位迁移的非线性离子迁移阻变存储机制,研究结果表明金红石TiO_(2)纳米线忆阻器在下一代非易失性存储器方面具有重要的应用潜力。

TiO_(2)纳米线薄膜的水热法合成及其光催化性能研究

以钛箔为钛源和基底,NaOH为形貌控制剂,采用水热法制备TiO_(2)纳米线薄膜.通过调控NaOH溶液的浓度,研究了形貌控制剂用量对样品晶体结构、表面形貌、光催化性能的影响,并对TiO_(2)纳米线薄膜的形成机理进行了阐述.通过SEM、XRD对样品进行表征及光催化降解,实验结果表明:随着NaOH溶液浓度的增加,TiO_(2)纳米线薄膜的表面形貌和光催化活性也随之改变;当NaOH溶液浓度为1 M时,所制得的锐钛矿型TiO_(2)薄膜表面具有均匀的一维纳米线形貌;样品在紫外光下照射10 h后,甲基橙溶液的光催化降解率达到了90%.

TiO_(2-x) 纳米线基光电忆阻突触器件性能的优化

金属氧化物基光电忆阻器能够同时实现光信号的采集、存储和处理功能,被认为是构筑神经形态视觉系统的理想选择之一.然而,由于金属氧化物材料持续光电导效应下电子和空穴的快速复合,会导致器件电导变化线性度低,限制了其在高精度图像识别方面的发展.实验基于水热法制备了TiO_(2-x)纳米线构筑光电忆阻器,通过等离子体处理的方式优化器件性能,提升器件的电导变化线性度,实现了短时可塑性和长时可塑性的光电忆阻行为及高精度图像识别功能.实验结果表明:等离子体处理能够在TiO_(2-x)纳米线中引入氧空位缺陷,增强器件的持续光电导效应.

高压下TiO_(2)纳米线晶粒和晶界性质及电输运行为

采用水热合成法制备了锐钛矿相TiO_(2)纳米线,并通过原位高压阻抗谱测量技术研究了TiO_(2)纳米线晶粒和晶界性质及电输运行为随压力的变化关系.研究结果表明:在0—34.0 GPa压力区间,锐钛矿TiO_(2)纳米线的传导机制为电子电导.TiO_(2)纳米线晶粒和晶界电阻以及弛豫频率在8.2—11.2 GPa压力区间均出现了不连续变化行为,此压力区域对应着由锐钛矿相到斜锆石相的结构转变,并且相变从晶粒表面逐渐延伸到晶粒内部.晶粒激活能和晶界激活能均随压力的增加而减小,说明压力对样品电导率的贡献为正.在所测压力范围内,空间电荷势始终为正值,表明在空间电荷区阴离子缺陷更易形成,氧缺陷是TiO_(2)纳米线相变的主要诱因.

还原氧化石墨烯/TiO_(2)纳米线复合膜的制备及对Cu^(2+)吸附性的影响

以石墨烯和自制TiO_(2)粉末为原料,通过两步水热法联合真空抽滤法制备还原氧化石墨烯/TiO_(2)纳米线(rGO/TiO_(2) NWs)复合膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱对rGO/TiO_(2) NWs复合膜的形貌、结构进行表征。研究结果表明,还原氧化石墨烯和TiO_(2) NWs成功地复合在一起,复合材料中TiO_(2) NWs分散性较好。Cu^(2+)吸附实验结果表明,复合材料中TiO_(2) NWs所占比例、pH值是影响Cu^(2+)吸附效果的重要因素,研究复合材料对Cu^(2+)的吸附效果应该在pH值为6.0的近中性环境。其中TiO_(2) NWs含量为50%时,复合膜对Cu^(2+)的吸附量最高,达到rGO薄膜的4倍。复合薄膜有较好的吸附稳定性,重复使用5次后,吸附率是原吸附量的91%。

Preyssler型多酸/TiO_(2)纳米线复合修饰电极的制备及电催化性能研究

采用水热合成和层接层自组装技术将Preyssler型多金属氧酸盐K_(12.5)Na_(1.5)[NaP_(5)W_(30) O_(110)](简称P_(5)W_(30))和TiO_(2)纳米线制备成复合修饰电极材料.利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对复合修饰电极材料的形貌进行了表征.使用循环伏安法研究了修饰电极的电化学性质和对亚硝酸根的电催化性能.与单纯多酸修饰电极P_(5)W_(30)/PAH相比,构筑在纳米线上的复合材料修饰电极P_(5)W_(30)/PAH/TiO_(2)展示了更好的电催化性能,采用安培检测测试其最低检出限为20.9μmol/L.这可能是因为TiO_(2)纳米线阵列独特的三维结构有利于离子的吸附且缩短了反应路径.

TiO_(2)纳米线的水热法制备及表征

以氢氧化钠、尿素与Ti片进行反应,再用盐酸浸泡并进行煅烧,以水热法制备合成的纳米颗粒,相对来说具有更大的比表面积和表面能的TiO_(2)纳米线,采用SEM、XRD研究了反应时间、尿素用量对TiO_(2)纳米线的表面形貌、表面化学成分、物相结构的影响。结果表明:尿素含量影响TiO_(2)团聚程度,随着尿素含量增加,出现明显锥形锐钛矿型,改变尿素的用量,从而实现对TiO_(2)中锐钛矿和金红石的相对含量的控制,进而对TiO_(2)纳米线的形貌产生影响;而反应时间则会影响纳米线长度,实验还发现,随着反应时间的加长,纳米线变得更加细长。

基体形貌对钌铱氧化物电极电解析氯性能影响分析

通过碱性水热刻蚀法在钛基体表面获得了不同形貌的TiO_(2)中间层,从而提高钌铱氧化物电极的电化学活性。SEM结果显示,引入TiO_(2)中间层后,电极形貌由原来的龟裂状变为纳米片,纳米线等不同形貌的多层结构,且裂纹消失。线性扫描分析表明,电极的析氯电位由原来的1.171 V(vs.SCE)减小到1.162 V(vs.SCE),在2 mA·cm_(-2)和20 mA·cm_(-2)电流密度下的电势差由原来的0.516 V减小到了0.454 V,电极的电催化析氯性能显著提高。伏安电量计算结果显示,相比无中间层的钌铱氧化物电极,引入TiO_(2)纳米线中间层的电极的伏安电量提高了3.78倍(由3.83mC·cm_(-2)提高到了18.3mC·cm_(-2));同时电极的电荷传递阻抗也有所减小,电极电化学活性增大。通过引入不同形貌的TiO_(2)中间层.钌铱氧化物电极的析氯性能和电化学活性均有明显提高。