一种新型基于纳米TiO_2薄膜的电子纸器件(英文)

近年来,在电致变色领域基于甲基紫精修饰高比表面积的纳米TiO2薄膜电极取得了巨大的进步,并将这项技术推向商业化.本文介绍了一种由有机变色分子修饰纳米晶TiO2薄膜电极而组装成的电致变色器件,通过"嫁接"在甲基紫精分子上的磷酸基和纳米TiO2薄膜电极表面的羟基化学吸附,我们得到了具有良好电致变色性能的"电子纸".本文采用的电解质是0.05mol/L的高氯酸锂和0.05mol/L的二茂铁的1,4丁内酯溶液,对电极为透明导电玻璃.实验证明该电致变色器件具有很高的稳定性,并达到了毫秒级的响应速度,在未来显示领域"电子纸"的商业化进程中具有很大的潜力.     

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.     

Ti O2纳米管阵列基底退火温度对CdSe/Ti O2异质结薄膜光电化学性能的影响

通过电化学沉积法以TiO2纳米管阵列(TNTs)为基底制备CdSe/TiO2异质结薄膜。研究TiO2纳米管阵列基底不同退火温度(200,350,450,600℃)对CdSe/TiO2异质结薄膜光电化学性能的影响。采用SEM,XRD,UV-Vis,电化学测试等方法对样品的微观形貌、晶体结构、光电化学性能等进行表征。结果表明:立方晶型的CdSe纳米颗粒均匀沉积在TiO2纳米管阵列管口及管壁上。TiO2纳米管阵列未经退火及退火温度为200℃时,为无定型态,在TiO2纳米管阵列上沉积的CdSe纳米颗粒数量少,尺寸小,异质结薄膜光电性能较差,光电流几乎为零。随着退火温度升高到350℃,TiO2纳米管阵列基底开始向锐钛矿转变;且沉积在TiO2纳米管上的CdSe颗粒增多,尺寸增大,光电化学性能提高。退火温度为450℃时光电流值达到最大,为4.05mA/cm^2。当退火温度达到600℃时,TiO2纳米管有金红石相出现,CdSe颗粒变小,数量减少,光电化学性能下降。     

载Pt-TiO2纳米管阵列制备及其光电催化性能

采用阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管,再用直流电沉积法在纳米管内沉积Pt,制备出载Pt-TiO2纳米管电极.并采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)对其进行表征.研究载Pt-TiO2纳米管阵列与TiO2纳米管阵列对有机磷农药敌敌畏(DDVP)的光电催化降解效果,并与光催化、电降解做了简单对比.结果表明:所制Pt-TiO2纳米管存在锐钛矿晶型TiO2,其饱合光电流比TiO2纳米管大.与单独光催化、电降解相比,载Pt-TiO2纳米管电极光电催化降解效果更显著.     

TiO2纳米管阵列修饰优化光催化性能的研究进展

二氧化钛纳米管阵列的修饰可有效拓展其光谱响应范围,提高光催化活性的量子效率。介绍了TiO2及其修饰优化的光催化机理,详细综述了金属、非金属及化合物对TiO2纳米管阵列进行物理或化学修饰的方法以及修饰后其光催化性能的研究现状,指出了目前二氧化钛纳米管阵列研究中存在的问题,并展望了今后的研究方向。     

复合电沉积制备SnO2/TiO2薄膜及其光电催化性能

为了寻求廉价、高效和稳定的光催化剂,用复合电沉积技术在紫铜片上制备了Sn/TiO2薄膜,经300℃热氧化使之形成SnO2/TiO2复合电极.利用SEM,XRD对薄膜进行了表征,以甲基橙为模型化合物,对复合电极的光催化和光电催化性能进行了测定.研究表明:该薄膜由0.3~1μm的颗粒构成,每个颗粒又由纳米晶粒形成;电极具有多孔结构,膜中的SnO2以两种不同的晶体结构存在;在薄膜质量相等的情况下,SnO2/TiO2薄膜的光催化活性是纯TiO2粒子膜的2.87倍;外加一定偏压下,其催化性能大幅度提高.     

ZnO纳米棒为模板的TiO2纳米管制备及其场发射性能研究

以水热法生长ZnO纳米棒阵列为模板,利用液相沉积法成功制备了TiO2纳米管阵列,并系统研究了液相沉积液浓度和沉积时间对ZnO纳米棒的溶解情况,以及所制备TiO2纳米管阵列的场发射性能。实验结果表明:硼酸浓度越大、沉积时间越长,对ZnO纳米棒的溶解作用越明显,因而越不利于TiO2纳米管的制备。利用该种方法制备的TiO2纳米管长径比和致密性可通过ZnO纳米棒的水热生长条件来控制,本实验制备的TiO2纳米管具有优异的场发射性能,其开启场强为4.60 V/μm,场增强因子为10239。     

TiO2纳米管阵列膜的制备及对304不锈钢的光生阴极保护效应

应用电化学阳极氧化法在Ti表面构筑不同的TiO2纳米管阵列膜。采用XRD、SEM、XPS表征薄膜的结构、形貌和组成。通过电化学阻抗谱及电位随时间变化的测试,考察TiO2薄膜的光生阴极保护效应。结果表明薄膜主要由锐钛矿型的TiO2纳米管阵列组成,当304不锈钢耦连于紫外光照下的TiO2薄膜电极时,其界面反应电阻变小,电极电位显著降低,说明TiO2纳米管薄膜能够对不锈钢产生良好光生阴极保护效应,特别是掺Fe的TiO2薄膜在光照时可使不锈钢电位降低约450mV,而且在暗态时也能较长时间保持对不锈钢的阴极保护作用。     

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。     

SnO2/TiO2纳米管阵列对304不锈钢的阴极保护效果

目前,就SnO2/TiO2复合薄膜对不锈钢的光生阴极保护效果的研究有待深入。以两步阳极氧化法在钛箔表面制备TiO2纳米管阵列膜,并将其浸渍在不同浓度的SnO2溶液中,得到了SnO2/TiO2复合纳米管阵列材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)研究了其表面形貌、晶型,用电化学方法研究了SnO2/TiO2复合纳米管阵列对304不锈钢的光生阴极保护特性及耐腐蚀性能。结果表明:TiO2纳米管排列规整,孔径约80~150 nm;以0.5 mol/L SnO2溶胶制备的SnO2/TiO2半导体供给外电路的电子数最高;在紫外光照1 h时,TiO2和SnO2/TiO2均对304不锈钢有一定的光生阴极保护作用;闭光后SnO2/TiO2光生电极在较长时间内维持较低电位,低于其在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位,延时阴极保护作用可以达到8.5 h。     

Effect of MWCNT Inclusion in TiO2 Nanowire Array Film on the Photoelectrochemical Performance

Rutile TiO2 nanowire array films with multi-walled carbon nanotube(MWCNT) inclusion perpendicularly grown on fluorine-doped tin oxide(FTO) substrate were prepared by a facile hydrothermal method.The absorption edges of the TiO2 nanowire array films are blue-shifted with increasing MWCNT content.The resistance of the TiO2 nanowire array film is decreased by MWCNT inclusion.The optimum TiO2 /MWCNT molar ratio in the feedstock is 1:0.1.For the TiO2 nanowire array film with MWCNT inclusion served as electrode in dye-sensitized solar cell(DSSC),an overall 194% increase of photoelectric conversion efficiency has been achieved.     

TiO2纳米晶半导体电极及有机-无机电致变色器件的研究

通过丝网印刷工艺，制备了具有高的比表面积的纳米晶氧化钛薄膜，通过有机／无机复合，在氧化钛薄膜表面吸附了单层的电变色子，制备成纳米晶电极并且装配成三明治结构的电致变色器件．通过紫外可见分光光度计表征，该器件的着色态透过率为4％，退色态透过率为85％．其在智能窗、平板显示器、电子书和电子报纸等领域具有潜在的应用前景．     

Novel electrochromic devices based on complementary nanocrystalline TiO2 and WO3 thin films

Electrochromic devices were elaborated based on two complementary electrodes made of a nanocrystalline metal oxide thin film deposited on conducting glass. The first electrode holds a 5 μm thick nanocrystalline TiO₂ film derivatized by a monolayer of a phosphonated triarylamine which can be rapidly oxidized by electron transfer to the conducting support followed by charge percolation inside the monolayer. The oxidation in accompanied by a blue coloration due to the absorption band at 730 nm of the stable triarylamminum radical cation. The second electrode bears a 0.2 μm thick nanocrystalline WO₃ film which turns from colorless to blue by reduction and lithium ion insertion. The former electrode reaches an absorbance of at least 3 between 700 and 730 nm after full oxidation (16 mC/cm²) at 1.0 V vs. NHE while for the second, complete reduction at −1.3 V (74 mC/cm²) leads to A=2.4 at 774 nm. An electrochromic device comprising both electrodes separated by an electrolytic solution of 0.1 Li⁺ in 4,7-dioxaoctanitrile reaches an absorbance of 2.2 at 700 nm, 4 s after a voltage step to 1.5 V. The system was shown to sustain at least 14400 coloration-discoloration cycles without degradation.     

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.     

Visible light photoelectrocatalysis with salicylic acid-modified TiO2 nanotube array electrode for p-nitrophenol degradation

This research focused on immersion method synthesis of visible light active salicylic acid (SA)-modified TiO₂ nanotube array electrode and its photoelectrocatalytic (PEC) activity. The SA-modified TiO₂ nanotube array electrode was synthesized by immersing in SA solution with an anodized TiO₂ nanotube array electrode. Scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), infrared spectroscopy (IR), UV–vis diffuse reflectance spectrum (DRS), and Surface photovoltage (SPV) were used to characterize this electrode. It was found that SA-modified TiO₂ nanotube array electrode absorbed well into visible region and exhibited enhanced visible light PEC activity on the degradation of p-nitrophenol (PNP). The degradation efficiencies increased from 63 to 100% under UV light, and 79–100% under visible light (λ > 400 nm), compared with TiO₂ nanotube array electrode. The enhanced PEC activity of SA-modified TiO₂ nanotube array electrode was attributed to the amount of surface hydroxyl groups introduced by SA-modification and the extension of absorption wavelength range.     

TiO2-聚吡咯纳米复合材料的电化学制备及其在锂硫电池中的应用

采用电化学沉积的方法,以阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列为基底,制备出高度有序的TiO_2-聚吡咯(PPy)纳米阵列,再通过共热法,将单质硫颗粒负载到基底阵列中,得到S/PPy/TiO_2纳米阵列结构复合材料。扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDX)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)表征结果表明,TiO_2纳米管高度有序平行排列,管径约120nm,聚吡咯均匀沉积在纳米管壁上,复合材料中硫的质量分数约为61.9%。电化学测试结果表明,在0.1C电流密度下,S/PPy/TiO_2纳米复合材料首次循环比容量达1155mAh·g-1,100次循环后比容量为648.4mAh·g-1,库伦效率保持在96.8%。高容量下良好的循环稳定性能显示出S/TiO_2/PPy纳米阵列结构复合材料作为锂硫电池正极材料的优势。     

复合纳米TiO2-CeO2的制备及其紫外屏蔽性能

采用直接沉淀法制备了TiO2-CeO2纳米复合氧化物,分析了不同铈钛摩尔比、pH和不同反应温度对合成复合氧化物及其紫外屏蔽效果的影响。研究结果表明,采用直接沉淀法制得了面心立方结构CeO2和锐钛矿型的TiO2混合物,铈钛摩尔比为0.4时复合氧化物在250～450nm波段之间有良好的紫外屏蔽性能。     

聚苯胺/TiO2复合纳米膜电极的制备及其光电性能

采用原位化学氧化法,在酸性TiO2溶胶中未加分散剂制备了聚苯胺修饰的TiO2稳定溶胶,并以涂刮法在柔性导电塑料薄膜上成膜。利用FT-IR、XRD、TEM、选区电子衍射、紫外-可见光谱、光电流-电压曲线对所制备的复合溶胶及复合膜进行了表征。结果表明TiO2与聚苯胺之间实现了结构上的复合,聚苯胺的引入改善了TiO2膜对太阳光的利用率,提高了TiO2膜的光电响应性能。这种用复合溶胶制备聚苯胺/TiO2复合膜的方式扩大了成膜基底的范围。     

Fast switching electrochromic display using a viologen-modified ZnO nanowire array electrode

We report an electrochromic (EC) display using a viologen-modified ZnO nanowire array as the EC electrode. The ZnO nanowire array was grown directly on an indium tin oxide (ITO) glass by a low temperature aqueous thermal decomposition method and then modified with viologen molecules. The ZnO nanowire electrochromic device shows fast switching time (170 and 142 ms for coloration and bleaching respectively for a 1 cm (2) cell), high coloration efficiency (196 C (-1) cm (2)) and good stability. The improved performance of the ZnO nanowires EC device can be attributed to the large surface area and high crystalline and good electron transport properties of the ZnO nanowire array.