Ag/TiO2纳米管阵列等离子体光催化剂的制备及性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列为基底,利用化学还原法制备了不同银(Ag)含量的Ag/TiO_2复合薄膜,并对其进行表征。结果表明,化学还原法有利于Ag纳米颗粒在TiO_2纳米管上的均匀分布,Ag能产生表面等离子体共振吸收,有效增强TiO_2纳米管阵列对可见光的吸收能力,Ag的修饰大幅度提高了TiO_2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,在光催化反应80min条件下,Ag含量为2%(wt,质量分数)制得的Ag/TiO_2复合薄膜光催化活性最佳,对气相苯的降解率达到97%。     

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%。     

H_3PW_(12)O_(40)对TiO_2纳米管光伏效应影响的研究

将H_3PW_(12)O_(40)(PW_(12))用电沉积法沉积在TiO_2纳米管薄膜上,得到PW_(12)-TiO_2纳米管复合薄膜,再将PW_(12)-TiO_2纳米管复合薄膜组装成光伏电池,测定其光电转换效率。结果表明:用PW_(12)修饰的TiO_2纳米管薄膜的光电转换效率达到3.62%,是未修饰TiO_2纳米管薄膜(0.36%)的10倍左右,说明在TiO_2纳米管薄膜光电转换时PW_(12)能有效地抑制光生电子-空穴的复合,起到了储存和转移电子的作用,从而极大地提高了TiO_2纳米管薄膜的光电转换效率。     

Ag纳米粒子在一维壳核式P3HT/CdS/TiO_2太阳电池中的应用

采用水热法在FTO导电玻璃上生长TiO_2纳米棒阵列膜,然后在CdCl_2和Na_2S水溶液中循环浸泡反应制备CdS/TiO_2壳核式纳米结构,利用电化学方法于光敏层CdS中引入了贵金属Ag纳米粒子,并将Ag纳米粒子沉积于两层CdS纳米晶壳层之间形成三明治结构,以避免Ag纳米颗粒直接暴露成为光生电荷的复合中心。在不同CdS/Ag/CdS光敏层厚度的TiO_2纳米阵列中旋涂P3HT薄膜组装杂化太阳电池,探索了Ag纳米粒子沉积量对电池光吸收性能及光伏性能的影响。结果表明,在光敏层中适量电沉积Ag纳米粒子电池光电转换效率可以达到0.13%,与没有贵金属沉积的电池结构相比可以提高28%。     

用于骨科植入体的纳米银/氧化钛纳米管复合抗菌涂层

以乙二醇含0.5wt.%氟化铵和5vol.%蒸馏水为电解液,利用阳极氧化法在钛表面制备出TiO_2纳米管。之后对制备得到的TiO_2纳米管使用聚多巴胺进行表面改性,再用浸渍法加紫外光还原法制备得到负载银纳米颗粒的TiO_2纳米管(AgNPs/TNTs)涂层材料。通过改变AgNO_3溶液的浓度可以得到不同AgNPs负载量的TiO_2纳米管。利用多种表征方法,对AgNPs/TNTs进行微结构表征;通过抗菌实验和体外细胞实验,对AgNPs/TNTs进行了抗菌性能和细胞相容性测试。研究结果表明:在70V电压下阳极氧化可得到管径约为100nm的TiO_2纳米管。AgNPs在TiO_2纳米管中的负载量随AgNO_3溶液的浓度的增大而增多。AgNPs/TNTs的Ag~+释放可持续14天以上,试样抗菌性能NT-PD-0.5Ag NT-PD-0.1Ag NT-PD-0.02Ag。含银量较低的试样NT-PD-0.1Ag和NT-PD-0.02Ag具有相对较好的细胞相容性,而含银量较大的试样NT-PD-0.5Ag的细胞毒性较大。AgNPs/TNTs复合涂层可具有良好的抗菌性能和细胞相容性,为用于产业化生产提供参考。     

改进的二次阳极氧化法制备表面平整的TiO_2纳米管阵列

在钛基体上采用改进的二次阳极氧化法制得了结构规整均匀有序的TiO_2纳米管阵列。利用FESEM、XRD等对产品的微观形貌和结构晶型进行了表征和分析,通过光催化降解甲基橙评价了TiO_2纳米管阵列的光催化活性。研究结果表明,改进的二次阳极氧化法制备的TiO_2纳米管阵列克服了常规二次阳极氧化法制备的纳米管两次氧化的纳米孔道不重合的缺陷,制备出大面积表面平整的TiO_2纳米管阵列。     

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。     

TiO2纳米管负载改性方法研究进展

TiO_2纳米管作为一种几何结构规整、稳定性高、无毒的半导体光催化剂,受到科研人员的广泛关注。由于TiO_2纳米管禁带宽度较宽,因此对可见光的吸收利用受到限制,光生电子-空穴对的再复合使得TiO_2纳米管光生电子利用率较低。元素负载改性法可显著提高TiO_2纳米管光生电子利用率并拓宽其光吸收范围,而元素负载方法是成功实现元素负载并调控TiO_2纳米管反应活性的重要手段之一。综述了浸渍法、电化学沉积法、光化学沉积法、化学气相沉积法、离子溅射法和化学浴沉积法等用于负载改性TiO_2纳米管的方法,并展望了其未来发展方向。     

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。     

SrTiO_3/TiO_2复合薄膜的制备及其光电性能研究

采用电化学-水热技术,以Sr(OH)_2为锶源,TiO_2纳米管阵列为钛源,制备了SrTiO_3/TiO_2阵列复合薄膜,考察了水热时间对薄膜的组成、结构和光电性能的影响。结果表明,水热2h可以得到结晶度高、具有良好光吸收性能和光电转换性能的SrTiO_3/TiO_2复合薄膜,其光电流密度高达55μA/cm~2,是纯TiO_2纳米管阵列膜的2.5倍。     

CO_2在铜掺杂的TiO_2纳米管中的光催化还原研究

分别通过阳极氧化法和电沉积法制备了TiO_2纳米管及铜掺杂的TiO_2纳米管(CuxOy/TiO_2纳米管)复合材料。利用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能谱分析等手段对材料进行表征。结果表明:用阳极氧化法制备的TiO_2纳米管为锐钛矿型,平均管直径为90~110nm,平均管长为300nm左右;采用电沉积法制备的CuxOy/TiO_2纳米管中铜以CuO的形式存在。在密封悬挂式光催化系统中,研究不同浓度CuSO_4电镀液制备的CuO/TiO_2纳米管对CO_2的光催化还原行为。在500W氙灯光照的条件下,TiO_2纳米管和CuO/TiO_2纳米管还原CO_2的产物是CO和CH_4;TiO_2纳米管在光照6h时,CH_4的产率达到1.3×10~(-6)/(cm~2·h),而0.04mol/L CuSO4电镀液制备的CuO/TiO_2纳米管在同样条件下,CH_4的产量达到3.7×10~(-6)/(cm~2·h)。这说明CuO/TiO_2纳米管显著提高了CO_2的光催化还原效率。     

TiO_2-Pt/CuS光电材料的制备及性能研究

采用电化学沉积Pt和化学沉积CuS的方法对TiO2纳米管阵列电极进行复合修饰,获得了二元TiO2-Pt和三元TiO2-Pt/CuS纳米结构体系。用SEM和TEM-EDS对催化剂进行了表征,并用水和有机物作为目标物,评价所制备的催化剂的光电活性。结果表明,TiO2在电化学和化学沉积后都能够保持原有形貌;Pt在纳米管内和阵列表面都有沉积,部分CuS与Pt形成混相复合状态。水的分解和有机物的降解的结果表明,所制备的光电材料的光电活性顺序为TiO2-Pt/CuSTiO2-PtTiO2。     

磷掺杂,Pt/TiO_2纳米管阵列光催化还原CO_2饱和溶液制燃料气体

在光照和偏压作用下,浸泡在电解质1mol/L的CO_2碳酸氢钠的PN结(PEC)可以生成烃类燃料。当PEC的光电阴极是由pt敏化的半导体的TiO_2纳米管阵列,或当光阳极是n型的磷掺杂TiO_2纳米管阵列薄膜带隙照明下PEC使CO_2转化为碳氢化合物,如CH4、CO。且上述两种掺杂都使得饱和CO_2水溶液中C原子转化为烃类气体的转化率得以提高。此外,又发现磷系TiO_2纳米管做阳极时有利于光还原产物对CO选择性的提高,Pt掺杂TiO_2纳米管做阴极时有利于光还原产物对CH_4选择性的提高。所描述的技术提供了一种独特的方法,利用地球丰富的材料,光催化还原CO_2和产生更高阶的碳氢化合物以及合成气的组成成分CO和H_2。     

暴露高活性晶面的TiO2纳米管的制备及生物活性

采用多次阳极氧化技术,在金属钛表面制备(001)晶面族择优生长的TiO_2纳米管阵列,研究电解液成分对锐钛矿TiO_2不同晶面相对比例的影响并考察其生物学活性。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法分析纳米管阵列的形貌特征和晶体结构,通过生物矿化CaP盐的沉积和蛋白吸附实验评价样品晶面对生物活性的影响。结果表明:通过改变电解液中H_2O的含量,能够便捷调控锐钛矿TiO_2纳米管中不同晶面的相对比例。当H_2O含量为2%(体积分数)时,制备得到的TiO_2纳米管阵列(004)晶面的织构系数T_c(004)可达4.76。而具有(001)优势晶面族的TiO_2纳米管,在类人体环境中能够为生物矿化和蛋白吸附提供更多的活性位点,加速羟基磷灰石的沉积并增加蛋白吸附量,表现出更优异的生物学活性。     

CeO2修饰的透明TiO2纳米管电极的电致变色器件

采用电化学沉积法在阳极氧化制备的TiO2纳米管阵列管壁上沉积一层CeO2纳米颗粒,再将CeO2修饰的透明TiO2纳米管阵列薄膜对电极与聚三甲基噻吩变色电极组装成透过型电致变色器件.实验结果表明:CeO2修饰的TiO2纳米管阵列薄膜仍保持良好的光透过性,其电荷存储能力比纯TiO2纳米管电极提高了30%.经CeO2修饰的TiO2纳米管改善了器件的性能,与对电极为单一TiO2纳米管阵列的器件相比,其对比度仍保持在38%左右,其褪色时间由1.3 s缩短为0.8 s.电致变色器件快速响应得益于纳米管与纳米颗粒组成的复合结构的高比表面积和快速的电荷传输过程.     

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.     

奥斯瓦尔德熟化机制对Ag/TiO_2复合薄膜中银离子释放速率的影响

采用反应磁控共溅射法制备Ag/TiO_2复合薄膜。利用扫描电镜、透射电镜、X射线光电能谱和原子吸收光谱分析比较了致密/多孔两种Ag/TiO_2复合薄膜表面形貌和银离子释放速率。结果表明:形貌致密的Ag/TiO_2复合薄膜表面展现出明显的Ag纳米颗粒的奥斯瓦尔德熟化过程,银离子释放速率极为缓慢(7天后有6.8%的银离子释放);而多孔复合薄膜表面没有呈现出明显的奥斯瓦尔德熟化过程,银离子释放速率较为迅速(一周内有38%的银离子释放)。     

阳极氧化TiO_2纳米管阵列的制备及其光电化学特性研究

采用简单的电化学阳极氧化法在金属Ti表面制备了TiO2纳米管阵列薄膜,研究薄膜的表面形貌、晶相结构以及光吸收性质,考察其光电极的光电化学特性,结果表明,所制备的纳米管阵列膜结构高度有序,平均管径约90nm,管长约700nm。经过不同温度热处理后,薄膜结晶性质的重要性得到证实,600℃处理的光电极具有最优的光吸收和光电化学性质,最高光转化效率约1.07%。     

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．     

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。