氧化钛纳米管阵列的表面聚集控制及光电化学特性

采用阳极氧化法在有机介质中制备垂直排列的厚度达百微米的TiO2纳米管阵列,重点考察TiO2纳米管表面形貌特性的控制,以期从微观修饰角度来提高TiO2纳米管阵列膜的光电化学性能;在此基础上,考察不同处理条件下的TiO2纳米管阵列膜的光电化学特性。实验结果表明:采用无水乙醇作为超声液并结合二次蒸馏水进行漂洗能彻底清除纳米管表面聚集堵塞部分,得到清洁、规整有序的纳米管阵列表面,且不破坏纳米管阵列膜的最佳超声振动时间为20～30s。在对纳米管阵列的表面形貌特性进行控制后,采用一步阳极氧化法+无水乙醇超声制备的样品经500℃退火在全谱段的光转换效率达到1.48%,证实对纳米管阵列的表面形貌特性实施控制能有效提高其光电化学性能。     

CdS修饰TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能研究

首先通过恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,其次运用电化学沉积法在TiO2纳米管阵列表面修饰CdS颗粒,最后表征其对甲基橙的光催化降解性能.研究表明,通过电化学沉积可以在管阵列表面获得均匀分布的CdS纳米颗粒.TiO2纳米管阵列在经过CdS修饰后,对可见光的吸收范围明显增大;光照2 h后,对甲基橙的降解效率由修饰前的57.1%提高到修饰后的76.4%,COD的去除率也从49%提高到70.6%.     

阳极氧化制备TiO2纳米管阵列电极反应及阻抗研究

为使TiO2纳米管阵列电极更好地应用于太阳能电池中,采取恒压阳极氧化法在质量分数0.5%NH4F/甘油电解液中在钛基体上制备出TiO2纳米管阵列.采用XRD、SEM、电子顺磁波普仪(EPR)、交流阻抗法(EIS)和循环伏安法(CV)研究TiO2纳米管阵列电极的电子传输性能及界面性质,确定各电极反应过程对应的阻抗曲线,计算得出电极的电子传输动力学参数.研究表明,TiO2纳米管阵列电极表面发生三价钛化合物转化成四价钛氧化物的氧化反应,电极电阻明显降低,加速了电极-电解液界面电子扩散速度,有利于TiO2电极表面自由羟基的产生.     

TiO2纳米阵列超疏水膜的制备及耐腐蚀性能

采用阳极氧化法在纯钛表面制备TiO2纳米管阵列,使用六甲基二硅胺烷对TiO2纳米管阵列进行低表面能处理,得到超疏水表面．用接触角测量仪测定表面疏水性,采用SEM、EDS技术研究改性前后试样表面的形貌和元素组成,并利用极化曲线和电化学阻抗谱法研究了超疏水膜的耐腐蚀性能．结果表明,TiO2纳米管阵列经改性后超疏水效果明显,...     

TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化产氢活性研究

采用阳极氧化法在乙二醇电解液中制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,分别通过SEM、EDX表征其形貌及元素组成,并探讨了TiO2纳米管的生长过程。结果表明,TiO2纳米管的形成过程是一个由纳米多孔膜结构向独立有序的纳米管阵列转变的过程。同时以TiO2纳米管为光阳极,采用双室光电化学池制氢体系,利用光照TiO2产生的光电压与双室电解液pH差产生的化学偏压的协同效应可达到水的分解电压,充分实现高效率、低能耗制氢的目标。无外加电压及牺牲剂条件下,TiO2纳米管的光电流密度为6.51 m A/cm2,光照1 h产氢量高达108.9μmol/cm2。     

二氧化钛纳米管阵列电极的光电化学性能研究

采用阳极氧化法在钛片上制备了垂直排列的TiO2纳米管阵列，利用SEMXRD对纳米管阵列的形貌和结构进行了表征，并通过电化学交流阻抗谱、光照开路电位谱和瞬态光电流谱技术对纳米管阵列电极的光电化学特性进行了研究。实验结果表明，TiO2纳米管的内径约为90nm，管壁约为10nm，纳米管阵列厚度约为500nm，经600℃退火处理后，转变为锐钛矿型与金红石型的混晶结构。光电测试结果表明，随着退火温度升高，TiO2纳米管阵列电极的界面电荷转移电阻减小，光电流逐渐增大，光照开路电压增大，至600℃达到最大，当退火温度继续升高，电极的光电性能急剧下降。与TiO2纳米多孔膜电极相比，光电性能显著提高，这主要归因于TiO2纳米管阵列更大的孔隙率和比表面积。     

硅基底TiO2纳米管阵列的制备

本文采用磁控溅射方法在硅基底上沉积一层金属钛膜,用于取代传统阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列所用的金属钛片.分别在乙二醇和丙三醇两种电解液中进行阳极氧化,均在硅基底上形成了高度有序的TiO2纳米管阵列.该方法与硅工艺集成技术兼容,有利于基于TiO2纳米管阵列的微纳米器件的设计和制造.     

载银TiO2纳米管阵列的光催化和抗菌性能研究

利用阳极氧化法在钛金属基体表面制备高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜(TNA),将其浸泡在AgNO3溶液中,通过紫外光照射,得到Ag纳米颗粒负载在TNA表面的复合结构(Ag-TNA)。采用SEM、EDS、XRD、XPS、UV-Vis光谱等手段对Ag-TNA复合结构进行分析,研究了Ag-TNA复合纳米结构的光催化性能、光电化学性能及抗菌性能。结果表明,相对于TNA,Ag-TNA复合结构表现出更为优良的光电化学活性,同时又具有优良的广谱抗菌性能。     

氧化参数对TiO_2纳米管结构及双室光电化学池产氢性能的影响

采用乙二醇电解液,在不同氧化电压、氧化时间条件下通过阳极氧化纯钛片制备了一系列TiO_2纳米管阵列薄膜。使用场发射扫描电镜(FESEM)表征TiO_2纳米管的表面、断面形貌,探讨氧化时间及氧化电压对纳米管生长速率的影响。同时通过电化学方法测试TiO_2纳米管的光电化学性能,以无外加电压下双室光电化学池中的产氢量考察其光催化活性。结果表明,相比延长氧化时间,提高氧化电压更容易获得高长/径比的TiO_2纳米管阵列,同时可显著提高TiO_2纳米管的光电流、光电转换效率及产氢量。     

阳极氧化制备工艺对TiO_2纳米管阵列显微形貌的影响

为改善TiO_2纳米管阵列结构有序性和形貌完整性,以NH4F-丙三醇-水溶液为电解液,采用一次阳极氧化法和二次阳极氧化法在Ti片表面制备TiO_2纳米管阵列,借助扫描电子显微镜和原子力显微镜,研究一次阳极氧化电压、二次阳极氧化法制备过程中阳极氧化电压和一次阳极氧化时间以及退火温度对TiO_2纳米管阵列显微形貌的影响。结果表明,采用一次阳极氧化法在5~25 V电压下阳极氧化Ti片120 min后均可制得有序排列的TiO_2纳米管阵列,纳米管外侧面具有"竹节状"结构特征,纳米管平均管径和管间距随氧化电压升高而增大;一次阳极氧化法在20 V/120 min下制得的TiO_2纳米管阵列相对较优,其表面平整度高。在相同氧化电压下采用二次阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列不能有效改善阵列的有序程度和表面平整度。600℃退火会促进TiO_2纳米管层/钛金属界面处的热氧化物层生长。     

Ag/TiO2纳米管的制备及其光催化性能

对纯钛片进行阳极氧化,得到长度约2 μm的TiO_2纳米管,在AgNO_3溶液中TiO_2纳米管在紫外光照射下,成功的将Ag~+离子还原为Ag单质,并沉积在TiO_2纳米管表面;用XRD,SEM和XPS对制备的样品进行表征,结果显示:Ag微粒(10～120 nm)是以单质的形式,不均匀的分布在TiO_2纳米管表面,并具有很好的化学稳定性;Ag/TiO_2纳米管光电催化效率随Ag量的增加而增加,但超过最佳值后降解效率就会下降:实验显示Ag含量为1.15%的Ag/TiO_2纳米管降解效率最高,紫外光照射3 h后,初始浓度为10×10~(-6)mol/L的亚甲基蓝溶液降解率达到100%,比未掺杂Ag的TiO_2纳米管降解效率提高了22.98%.     

基于两步法阳极氧化的TiO_2纳米管阵列制备研究

采用低浓度的无机溶剂HF溶液(0.05%,质量分数)对溅射在硅基底上的400 nm钛薄膜进行阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列,并利用SEM对制备出的TiO_2纳米管阵列进行表征。实验结果表明,通过优化阳极氧化电压幅值、电压施加方式和氧化时间,均可有效控制纳米管阵列的尺寸和形貌。首先施加0.5 V的低电压28 min,在低浓度的HF溶液中阳极氧化钛薄膜制备TiO_2纳米管阵列,其管径可达120 nm左右。在此基础上,对电压施加方式进行改进,提出两步法施加电压方式,并优化氧化时间,在硅基底钛薄膜上制备出管径为100~270 nm结构紧密有序的TiO_2纳米管阵列,明显优于钛薄膜在有机电解液中氧化制备的管径为70~100 nm的TiO_2纳米管阵列。     

Electrochemical properties of ordered TiO2 nanotube loaded with Ag nano-particles for lithium anode material

Self-organized TiO₂ nanotube array was grown on titanium (Ti) thin film by anodizing in glycerol solution containing low concentration of NH₄F, and Ag/TiO₂ nanotube was then prepared from TiO₂ nanotube array by thermal decomposition. The physical properties of the synthesized TiO₂ and Ag/TiO₂ nanotubes were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The synthesized two samples were used as negative materials for lithium-ion battery, and their charge–discharge property, cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and cycle performance were investigated. The results indicated that the addition of Ag to TiO₂ nanotube could significantly improve the electronic conductivity, charge–discharge capacity, and cycle stability of TiO₂ nanotube.     

An Energy-Efficient Electrochemical Method for CuO-TiO2 Nanotube Array Preparation with Visible-Light Responses

A rapid and energy-efficient method was presented for preparing CuO-TiO₂ nanotube arrays.TiO₂ nanotube arrays were first prepared by anodic oxidation using titanium anode and platinum cathode.Then,the formed TiO₂ nanotube arrays and Pt were used as cathode and anode,respectively,for subsequent formation of CuO-TiO₂ nanotube arrays,through an electrochemical process in a solution of 0.1 mol/L CuSO₄.The morphology and composition of the CuO-TiO₂ nanotube arrays were characterized using field-emission scanning electron microscopy,X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）,X-ray diffraction（XRD）,and UV-Vis diffusion reflection spectroscopy（UV-Vis DRS）.XPS and XRD analyses suggested that the Cu element in the nanotubes existed in CuO form,and its content changed along with the voltage during the second electrochemical process.The photocatalytic activities of the CuO-TiO₂ nanotube arrays were evaluated by the degradation of a model dye,rhodamine B.The results showed that Cu incorporation aroused wide visible-light adsorption and improved the photocatalytic efficiency of TiO₂nanotube arrays significantly under visible-light irradiation.The stability of the CuO-TiO₂ nanotube arrays was also detected.     

银反点阵列/TiO_2材料的制备及光催化性能研究

采用胶体晶体模板技术和磁控溅射工艺,制备了银反点阵列修饰TiO_2薄膜。用扫描电子显微镜、X射线衍射、紫外-可见分光光度计和四探针测试仪等手段对复合薄膜的结构和光催化性能进行了表征。结果表明,银反点阵列具有优良的导电性能,可有效抑制光生载流子的复合,增强载流子输运的效率,使TiO_2的光催化性大幅提升。     

电化学方法制备掺杂二氧化钛纳米管阵列

通过阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列。然后用制成的纳米管阵列作阴极、Pt作阳极,分别以Zr(NO3)4、NH4Cl及Zr(NO3)4和NH4Cl的混合溶液为电解液,制备锆掺杂、氮掺杂及锆、氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列。通过FESEM、UV-vis 漫反射、XRD、XPS等手段对纳米管阵列进行表征。结果表明,制成的纳米管阵列管径约70 nm,管长约400 nm。共掺杂后的吸收带边有了明显的红移。在锆掺杂纳米管中锆含量是0.51%,氮掺杂纳米管中氮含量为1.92%,共掺杂中锆、氮含量分别是0.77%和1.29%（均为原子分数）。N1s峰在单独掺氮纳米管中是一个峰,而在混合掺杂中是双峰,说明氮在单独掺杂和混合掺杂中的存在状态并不一致。通过降解罗丹明B水溶液对其光催化性能进行检测。结果显示,锆掺杂可以增强TiO2 纳米管阵列在紫外光下的催化活性,氮掺杂提高了TiO2 纳米管阵列在可见区的光催化活性,锆、氮共掺杂产生了协同作用,使TiO2纳米管阵列的催化活性在紫外和可见区都得到了明显的提高。     

非晶TiO2 纳米管形貌对其作为超级电容器电化学性能的影响

采用改进的两步电化学阳极氧化和电化学氢化法制备了不同管径、长度和壁厚的氢化无定型TiO₂纳米管阵列（H@am-TNAs）。结果表明,电化学氢化对TiO₂纳米管阵列的结构影响不大。经过电化学氢化后,纳米管在100 mV·s^-1时的比电容为4.05 mF·cm^-2,比未氢化的管长和管径相同的TiO₂纳米管的比电容大20倍。纳米管的比电容不仅与管长有关,还受管径的影响。通过指数函数拟合,纳米管的长径比呈线性关系。面积电容/长径比达到0.056,几乎相当于锐钛矿相TiO₂纳米管。阳极化处理后的纳米管具有最小的电荷转移阻力和最佳的离子扩散/输运动力学,具有最高的面积容量。此外,为了研究H@am-TNAs纳米管的电化学性能的润湿性,相同的H@am-TNAs电极在C-V和C-P测试前,在电解液中浸泡不同时间,结果表明,比电容随着浸泡时间的增加而减小。