阳极氧化工艺参数对TiO_2纳米管形貌和性能的影响

采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,研究电解液成分、阳极氧化电压、阳极氧化时间、电解液温度及氧化次数对纳米管阵列微观结构及形貌的影响,探讨了TiO2纳米管阵列生长机理,并采用SEM、表面粗糙度仪、接触角测量仪对所得TiO2纳米管阵列的形貌、粗糙度、亲水性及表面能进行了表征和分析。结果表明,阳极氧化后Ti表面活性增加,相比于其他阳极氧化工艺参数,电解液成分对样品表面粗糙度、接触角及表面能的影响更大。     

HF酸电解液浓度对TiO2纳米阵列结构的影响

TiO2纳米阵列(纳米管、纳米棒)结构具有良好的力学性能、化学稳定性以及抗腐蚀性能,在许多技术领域具有广阔的应用前景。采用阳极氧化法在工业纯钛片表面制备出高度有序的TiO2纳米管阵列和纳米棒阵列,研究了电解液浓度和阳极氧化时间对TiO2纳米阵列结构的影响,并对其形成机理进行了初步探讨。结果表明,低浓度的HF酸电解液有利于制备纳米管阵列,高浓度的HF酸电解液有利于制备纳米棒阵列。     

用乳酸溶液为电解质制备TiO2纳米管阵列

为了开发自组织阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的新体系,以乳酸/NH4F混合溶液为电解质,研究了阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的影响因素及形成机理.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行检测,并通过观察阳极氧化过程中的电流-时间变化曲线,探讨TiO2纳米管阵列的形成机理.结果表明:阳极氧化电压、时间及电解质溶液的黏度是影响TiO2纳米管阵列结构和形貌的主要因素,在40 v阳极氧化电压下,制备出平均管径高达180 nm的纳米管,所获得的TiO2纳米管阵列为无定型结构,300℃热处理以后转变为锐钛矿型TiO2.     

大管径TiO_2纳米管的制备及其光解水性能研究

采用阳极氧化法制备小管径(20~300 nm)的TiO2纳米管已经有很多报道,但大管径的TiO2纳米管的制备还是一个挑战。为制备大管径的TiO2纳米管,研究了高水含量的电解液对纳米管管径的影响。结果表明,纳米管的管径随水含量的增加而增加(8%~12%(体积分数)),而水含量增加到13%(体积分数)时,无法得到规则的纳米管,进一步增加水含量到20%(体积分数),只能得到致密的TiO2薄膜。此外,在含有0.3%(质量分数)NH4F和12%(体积分数)H2O的乙二醇电解液中,研究了不同氧化电压对纳米管管径的影响。结果表明,在170 V氧化电压下制备的TiO2纳米管的管径可达到600 nm。纳米管的光解水性能测试结果表明,管径的增大有利于提高TiO2纳米管的光解水性能。     

阳极氧化TiO2纳米管阵列的制备及场发射性能

采用阳极氧化法以HF水溶液为电解液制备二氧化钛(TiO2)纳米管阵列,用场致发射扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对纳米管阵列的表面形貌、断面结构及元素组成进行表征,并使用场发射测试系统测试其场发射性能,研究了HF水溶液的pH值对TiO2纳米管阵列形貌(管径及管长)的影响。结果表明:调节电解液的pH值可改变TiO2纳米管阵列的形貌,从而提高其场发射性能。当电解液pH值为2.0时TiO2纳米管阵列的场发射开启场强降为2.52 V/μm,且具有较好的电流稳定性。     

不同阳极氧化条件下TiO_2纳米管阵列的制备及表征

分别在三种不同的电解液中,以钛为基体采用阳极氧化的方法制备了TiO2纳米管阵列薄膜,用SEM观察纳米管阵列薄膜的形貌、测量纳米管管径大小;用XRD、拉曼光谱检测TiO2纳米管阵列薄膜热处理前后的晶型.结果表明:不同的电解液体系和氧化电压下得到的纳米管形貌各不相同.在0.24wt%HF水溶液中得到的TiO2纳米管排列整齐,管径为110nm;在0.5wt%NaF+2.7wt%Na2SO4水溶液和0.88wt%NH4F的丙三醇-水(体积比1:1)混合溶液中得到的纳米管排列不规整,管径为100nm;在0.24wt%HF条件下生成的TiO2纳米管管径与氧化电压成线性关系:d=k×U+b,其中,系数k=5.2nm/V,b=2.2nm,0≤U≤25V.经450℃热处理2h后TiO2纳米管结构由无定形态转变为锐钛矿.     

阳极氧化法制备TiO2纳米管的pH值参数研究

采用电化学阳极氧化法在HF水溶液体系中对钛金属进行表面处理,得到高度规整的TiO2纳米管阵列.主要研究了电解液pH值大小对TiO2纳米管阵列形貌(管径及管长)的影响;用扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌进行表征.结果表明:酸性条件下能形成TiO2纳米管;强碱性环境不利于TiO2纳米管的制备;在可制备TiO2纳米管的pH值范围内,管径和管长随pH值升高而减小.采用微孔模型对pH值的影响机理进行了阐述.     

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。     

TiO_2纳米管阵列电极染料敏化太阳能电池

采用电化学阳极氧化法在纯钛片表面制备了高度有序的TiO2纳米管阵列。利用SEM、XRD分别对TiO2纳米管阵列的形貌、晶型进行了表征,并通过线性扫描伏安法对N719染料敏化纳米管阵列电极的光电性能进行了研究。实验结果表明,纳米管阵列的管径和长度随着阳极氧化电压的升高和氧化时间的延长都分别相应增加。同时还发现,通过450℃热处理的TiO2纳米管阵列,具有较好的锐钛矿晶型结构,其光电转化效率为2.1%。     

TiO2纳米管阵列的制备工艺对其光催化性能的影响

采用阳极氧化法,在醇(丙三醇、乙二醇)-水-NH4F电解液体系中制备高度有序的TiO2纳米管阵列。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管阵列的形貌和晶型结构进行表征,讨论了阳极氧化法制备工艺(阳极氧化电压、氧化时间、电解液)对TiO2纳米管的形貌、结构及其甲基橙光催化降解性能的影响;分析了退火温度对TiO2阵列的物相及其光催化性能的影响。研究结果表明,采用高电压、增加氧化时间有利于TiO2纳米管阵列光催化的提高,在其它参数相同的情况下,采用丙三醇作为电解液制备获得的TiO2纳米管阵列较乙二醇体系具有更加优异的光催化性能。     

三电极体系制备TiO2纳米管

利用电化学阳极氧化法在乙二醇和氟化铵溶液三电极体系中阳极氧化纯钛箔,制备出具有双面结构的TiO2阵列纳米管。研究了不同电压和电解液含水量对纳米管形貌的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了TiO2纳米管阵列的微观形貌及物相。     

玻璃基底TiO2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.     

V掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光催化研究

以钒钛合金为原料,应用阳极氧化法制备出高度致密、有序的V掺杂TiO2纳米管阵列。应用扫描电镜(SEM)和粉末X光衍射仪(XRD)表征分析纳米管阵列的形貌和结构,结果表明在浓度不同的HF电解液下制备出径向不同的纳米管阵列,电解液浓度(0.5%～1.5%(质量分数)),管径变化(39.7～72.7nm)。在室温、可见光照射条件下,以10mg/L的亚甲基蓝溶液为模拟污染物进行光催化降解试验,研究了其光催化性能。结果显示V掺杂TiO2纳米管阵列光催化性能优于纯TiO2纳米管,且在HF电解液浓度为1.0%(质量分数)时制备出来的TiO2纳米管光催化降解有机毒物性能最佳。     

阳极氧化电压对TiO2纳米管阵列生长及场发射性能的影响

室温下在HF水溶液中,利用阳极氧化法在纯钛表面制备了规则有序的TiO2纳米管阵列,应用场致发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对纳米管阵列表面形貌、断面结构及元素组成进行表征,并对所得样片的场发射性能进行测试,研究了阳极氧化电压对TiO2纳米管阵列形貌及场发射性能的影响.结果表明:在一定范围内增大氧化电压,可增大纳米管的管径、壁厚和管长,但壁厚变化比较小.随着氧化电压的增大,开启场强先降低后增大.当氧化电压为10 V时,所获得的TiO2纳米管阵列开启场强最低,为3.15 V/μm,在6h内8 V/μm电场下保持了稳定的场发射,电流密度为0.85 mA/cm2.     

阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列及其光电性能研究

采用阳极氧化法在钛片上制备了TiO2纳米管阵列光电极，利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（xRD）对TiO2纳米管的形貌和结构进行了表征，详细考察了氧化工艺参数对纳米管阵列形貌的影响，并通过稳态光电响应技术对TiO2纳米管电极的光电化学性能进行了研究．结果表明，在1wt％HF电解液中，控制氧化电压为20V，反应30min后，在Ti表面获得了垂直导向的TiO2纳米管阵列，孔径约为90nm，管壁厚度约为10nm．经600℃退火处理后，TiO2纳米管阵列为锐钛矿型与金红石型的混晶结构，此时电极的光电性能最佳，与TiO2纳米多孔膜电极相比，光电性能大幅提高．     

不同制备条件对二氧化钛纳米管阵列及其结构的影响

采用阳极氧化法以NH4F/乙二醇为电解液制备高度有序的TiO2纳米管,研究了不同电解液浓度、电解电压、电解时间等参数对TiO2纳米管的影响.在不同温度下对TiO2纳米管进行退火处理.分别利用转靶X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)对TiO2纳米管阵列的物相结构和形貌变化进行表征.结合氧化过程电流密度变...     

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...     

阳极氧化TiO_2纳米线生长研究

采用NH4F-乙二醇-H2O溶液体系的电化学阳极氧化法,在金属钛基板上形成厚度为0.9~36μm的TiO2纳米管阵列。研究了阳极氧化电压、氧化时间及电解液的组成对TiO2纳米管阵列结构的影响。结果表明,当醇水体积比为39∶1时,60V电压下氧化2h,TiO2纳米管顶部的氧化层在缺陷处发生二次击穿溶解,产生自组装的孔核,场助溶解驱动力使纳米管顶部在孔核处沿管轴向垂直劈裂,形成直径20nm、长度可达几微米的TiO2纳米线。     

阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列

采用阳极氧化法在乙二醇体系电解液中制备TiO2纳米管阵列,获得了长度为15~20μm的底端纳米管与顶端纳米线的新型复合结构。讨论了电解液中不同含水量对该复合结构形成的影响,并采用两步阳极氧化法对该结构的形成机理进行了分析。结果表明,当乙二醇体系电解液含有0.4%(质量分数)NH4F和2%(体积分数)H2O时,电解液腐蚀速度适中,纳米管上端部分被选择性腐蚀,最终形成纳米管与纳米线的复合结构。     

TiO_2/ZnO纳米管的制备及其光催化性能

采用电化学阳极氧化法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,并利用纳米管的光致超亲水特性,采用斜面毛细组装技术在无定形TiO2表面自组装ZnO溶胶后退火制备了TiO2/ZnO复合纳米管.探讨了阳极氧化各参数对纳米管形貌的影响.利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等方法对样品的结构和形貌进行了表征.以有机磷农药氯胺磷为光催化降解对象,研究了焙烧温度、管径、管长和TiO2/ZnO复合比例等因素对降解效果的影响.结果表明,焙烧温度、管径以及ZnO复合比例对光催化降解率影响较大.对于管径97 nm、管长315.8nm的TiO2/ZnO纳米管,ZnO最佳复合比例为4.2%(质量分数),5 h后降解率达到78%.