TiO2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%。     

鸭跖草色素敏化TiO_2纳米管太阳能电池的研究

以高度有序TiO2纳米管阵列作为光阳极,鸭跖草色素作为敏化剂制备了天然染料敏化太阳能电池。阳极氧化6h制备的TiO2纳米管作为电极的电池的光电转换效率约达0.52%,短路电流为1.53mA/cm2。比较不同管长TiO2纳米管阵列对电池的光电性能的影响。利用紫外-可见光光谱仪研究鸭跖草色素的光吸收性能。利用电化学阻抗谱分析电池的界面阻抗。研究表明适当提高TiO2纳米管长度可以有效提高天然染料敏化太阳能电池的光电性能。     

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.     

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。     

TiO_2纳米管阵列电极的制备及其光电特性

采用声电化学阳极氧化法,以H3PO4/NaF水溶液为电解液,在20V直流电压下氧化钛箔制得TiO2纳米管阵列,其管径约为100nm,壁厚15~20nm,管长随氧化时间的增长先增加后减小.所制TiO2纳米管阵列电极在空气中经500℃煅烧后,以高压汞灯为光源,测得其光电压和平均光电流密度随制备样品的氧化时间的增长而减小,且光电压降低程度要小于平均光电流密度降低的程度.通过伏安曲线和Mott-Schottky图分析还可知,所制样品的电荷转移能力和电荷载流子密度随阳极氧化时间的增长而减小.这是由于以H3PO4/NaF水溶液为电解液,超声场长时间加速传质过程的同时会引起管状结构的断裂和部分脱落,从而使得电荷转移阻力增大而影响了光生电荷的传输.     

CdS/TiO_2纳米管阵列的制备及其光电催化活性研究

利用阳极氧化法和电沉积法制备CdS修饰的TiO2纳米管阵列。应用FE-SEM、XRD、DRS和LSV(线性伏安扫描)对该阵列的形貌、晶型、光学性质和光电性能进行表征,并研究该阵列降解亚甲基蓝的光电催化活性。结果表明,CdS以颗粒形式存在于TiO2纳米管阵列表面,CdS/TiO2纳米管阵列在可见光处有较强吸收,有较大光响应电流,其光电催化活性优于纯TiO2纳米管阵列。     

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．     

硅掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光电催化活性的研究

通过电化学沉积,在阳极氧化法制备的高度有序TiO2纳米管阵列表面均匀地沉积Si元素.扫描电子显微照片显示Si掺杂的TiO2纳米管垂直于基底定向生长.X射线衍射分析表明,所引入的Si可能掺入到TiO2的晶格中,因而提高了TiO2的热稳定性,抑制了金红石相的生成及晶粒的长大.紫外-可见漫反射分析表明Si掺杂的TiO2纳米管吸收边带发生了明显的蓝移,并且在紫外区的吸收强度明显增强.与未掺杂的TiO2纳米管相比,Si掺杂TiO2纳米管电极的紫外光电化学响应显著提高,其光电流密度是未掺杂的1.48倍.硅掺杂TiO2纳米管阵列光电催化降解五氯酚的动力学常数(1.651h-1)是未掺杂TiO2纳米管电极(0.823h-1)的2.0倍.     

TiO2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.     

高活性Pt／TiO2纳米管的制备及其光催化性能

采用电化学阳极氧化法和浸渍一提拉法成功制备了高度有序的Pt改性TiO2纳米管（Pt／TNT）阵列电极,并运用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）、x射线光电子能谱分析（XPS）、紫外可见漫反射光谱（UV—VisDRS）等手段对其进行表征,考察了其光电化学性质,并研究了该电极光电催化降解甲基橙染料废水的催化性能及其稳定性．结果表明,Pt的均匀负载成功地将TNT阵列电极的光响应范围拓宽到可见光区域,光电流密度达到负载前TNT阵列电极的18倍;Pt／TNT阵列电极对甲基橙的降解符合拟一级动力学,其反应速率常数为TNT阵列电极的3倍,这主要归结于Pt与TiO：间的肖特基势垒和纳米管阵列结构带来的较大比表面积、有效的光生电子和空穴的分离与传输和宽的光响应范围．     

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.     

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.     

BSA和FN在纳米化钛表面的蛋白吸附及释放行为

通过阳极氧化技术, 在钛表面制备一层管径为100nm左右的氧化钛纳米管. 选取小牛血清白蛋白(BSA)和纤维连接蛋白(FN)两种蛋白质进行蛋白吸附实验, 并在仿生条件下进行蛋白质的体外释放. 对吸附了蛋白的纳米管试样表面进行红外和荧光定性分析, 同时采用考马斯亮蓝法对纳米管表面的蛋白吸附进行定量检测, 实验发现纳米管试样更有利于蛋白质的吸附, 且FN在试样表面吸附时的吸附率大于BSA. 氧化钛纳米管的蛋白释放分为突释和缓释两个阶段, 其释放机制符合Fickian扩散.     

Effect of a fullerene derivative on the performance of TiO2-nanotube-based dye-sensitized solar cells

Highly ordered TiO2 nanotube arrays were prepared by anodic oxidation of Ti foil in an application to dye-sensitized solar cells (DSCs). A fullerene derivative called PC61BM was used as a material for the surface modification of TiO2 nanotube arrays to improve the power conversion efficiency of DSCs Although open circuit voltages (Voc) were slightly decreased by PC61BM interlayer, short circuit current densities (Jsc) were increased and thus the power conversion efficiencies were improved. EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) results showed superior properties for PC61BM-coated samples.     

携载蛋白质的氧化钛纳米管表面成骨细胞行为

通过阳极氧化技术,在光滑钛表面制备一层管径约100nm的纳米管,并选用小牛血清白蛋白（BSA）和纤维连接蛋白（FN）以及两种蛋白的混合溶液（BF）进行蛋白吸附试验。将吸附蛋白后的试样进行细胞培养,所用细胞为MC-3T3E1成骨细胞株,结果表明,较光滑钛吸附蛋白前后的纳米管试样显示出更好的成骨活性,同时,吸附单组分纤维连接蛋白的纳米管试样能更好地促进成骨细胞的黏附和生长,具有更高的生物活性。     

Electrochemiluminescence cell fabrication using TiO2 nanotube produced by anodic oxidation

Electrochemiluminescence (ECL) cell using the electrode of TiO2 nanotube (NT) and Ru(ll) complex Ru(bpy)3(PF6)2 as a luminacence substance was fabricated. TiO2 NT were produced from the membrane of TiO2 NT arrays fabricated by anodic oxidation of approximately 100 microm thick Ti-plate. TiO2 NT arrays inject increasing number of electrons to the Ru(II) complex at the interface of TiO2 NTs. It allows the increasing exergonic oxidation/reduction reaction of Ru(II) complex. The ECL cell emits approximately 600 nm light in orange color. The cell structure is composed of a glass/F-doped SnO2(FTO)/TiO2 NT/Ru(II) complex in propylene carbonate/FTO/glass. The ECL efficiency of the cell consisting of the layer of TiO2 NT was approximately 255 cd/m2 at a bias of 4 V. The use of TiO2 NT increases ECL intensities by 5 times compared to the typical ECL cell without the use of TiO2 NT.     

Fabrication of highly ordered TiO2 nanotube arrays via anodization of Ti-6Al-4V alloy sheet

Uniform and highly ordered TiO2 nanotube arrays were fabricated by the electrochemical anodic oxidation on Ti-6Al-4V surface, using graphite plate as cathode and ethylene glycol (EG) with addition of a certain amount of H2O and NH4F as electrolyte, and the anodization voltage went up to a presetting voltage by stepwise increment. The morphology, structure and composition of TiO2 nanotube arrays were characterized by SEM, EDS, XRD and XPS. The formation process of TiO2 nanotubes was introduced in brief. The experiments were arranged by an orthogonal experiment method and the experimental results showed that the formation of TiO2 nanotube arrays was influenced by not only each factor (F- content, H2O content, external voltage and duration), but also cross correlation among the four factors. The optimal condition was F- content 0.2 wt%, H2O content 4 vol%, external voltage 40 V and duration 1 h in the studied electrochemical system, and the length of obtained nanotubes was 1.5 microm, the outer diameter was approximately 100 nm and the aspect ratio was 15. As-formed nanotube arrays were amorphous and changed to anatase TiO2 after annealed at 500 degrees C for 2 h in air ambience. XPS survey spectra revealed the surface of as-formed nanotube arrays containing Ti, O, C, F and N. The nanotube arrays on Ti-6Al-4V surface with better thermo-stability and crystallinity would have great potential in biomaterials.     

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。     

Use of highly-ordered TiO(2) nanotube arrays in dye-sensitized solar cells

We describe the use of highly ordered transparent TiO(2) nanotube arrays in dye-sensitized solar cells (DSCs). Highly ordered nanotube arrays of 46-nm pore diameter, 17-nm wall thickness, and 360-nm length were grown perpendicular to a fluorine-doped tin oxide-coated glass substrate by anodic oxidation of a titanium thin film. After crystallization by an oxygen anneal, the nanotube arrays are treated with TiCl(4) to enhance the photogenerated current and then integrated into the DSC structure using a commercially available ruthenium-based dye. Although the negative electrode is only 360-nm-thick, under AM 1.5 illumination the generated photocurrent is 7.87 mA/cm(2), with a photocurrent efficiency of 2.9%. Voltage-decay measurements indicate that the highly ordered TiO(2) nanotube arrays, in comparison to nanoparticulate systems, have superior electron lifetimes and provide excellent pathways for electron percolation. Our results indicate that remarkable photoconversion efficiencies may be obtained, possibly to the ideal limit of approximately 31% for a single photosystem scheme, with an increase of the nanotube-array length to several micrometers.     

TiO2纳米管的制备及光催化性能研究

以氟化铵水溶液为电解质,采用阳极氧化法,在钛片基体上制备出TiO2纳米管阵列.用FESEM、XRD等测试方法对样品进行表征,采用UV-1800型紫外-可见分光光度计检测TiO2纳米管对甲基橙的光催化性能.结果表明,氧化电压为50V,氧化时间为10h,煅烧温度为500℃时得到的TiO2纳米管对甲基橙的降解效果最好.