离子浓度对TiO_2纳米管阵列的影响

采用阳极氧化法在纯钛片表面得到了一种规整有序的TiO2纳米管阵列.利用SEM观察纳米管阵列的形貌,用XRD分析其晶型.并考察了阳极氧化电压、F浓度和溶液的pH值对纳米管阵列形貌和长度的影响.以罗丹明B溶液为目标降解物研究了TiO2纳米管阵列的光催化活性.结果表明,F浓度不仅影响纳米管阵列的形成时间,而且对纳米管阵列的形貌和长度也有一定的影响;溶液的pH值不仅影响纳米管阵列的长度,在很大程度上也影响纳米管阵列的表面形貌.阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列为无定型,在450℃空气中焙烧2h晶相主要为锐钛矿型TiO2,表现出较好的光催化活性.     

纯钛表面二氧化钛纳米管阵列结构特征的研究

采用阳极氧化技术在纯Ti表面制备出有序的TiO2纳米管阵列,并通过SEM,XRD,XPS对TiO2纳米管阵列进行表征。结果表明,阳极氧化时间对纳米管的形成有较大的影响。在外加电压为20V,阳极氧化时间为20min时,可制备出长度约480nm、内径约89.90nm、壁厚约7.4nm的TiO2纳米管阵列。经450℃热处理后,可得到锐钛矿型的TiO2纳米管阵列,钛元素以Ti4+氧化态处于八面体的环境中,Ti2p3/2的结合能为459.3eV。     

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40V阳极氧化电压下,制备出平均管径高达180nm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。     

TiO2纳米管阵列的制备、热处理及光催化性能

采用恒压直流阳极氧化法制备具有规则排列的TiO2纳米管阵列,并研究其在空气热处理过程中的晶型转变,同时用甲基橙的降解过程表征其光催化性能。结果表明：电解液采用0.5%（质量分数）HF水溶液时,电压在10～20V之间,时间5min以上才能形成TiO2纳米管阵列;随着氧化电压的提高,纳米管的平均管径和管长都增大;随着氧化时间的延长,纳米管管长明显增长,平均管径变化不大;纳米管阵列在空气中热处理时,280℃左右出现锐钛矿相,400℃左右出现金红石相,680℃左右锐钛矿相向金红石相的转变结束,600℃纳米管阵列结构仍然保持完整。光催化实验表明,在氧化电压为20V、氧化时间为20min时获得的纳米管阵列经过400℃热处理后,在40min的光照时对甲基橙的光催化降解率高达99.6%。     

有机介质中TiO2纳米管阵列的制备及生物活性研究

用含氟的有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)作电解液,通过电化学阳极氧化法,在纯钛片表面制得长度达微米级TiO2纳米管阵列.研究了TiO2纳米管阵列形貌和晶相的转变,并通过模拟体液浸泡研究了其生物活性.采用扫描电镜(SEM) 、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)和透射电镜(TEM)分别对纳米管阵列的形貌和物相进行表征.结果表明:在40 V电压下,阳极氧化24 h,可以制得长12 μm,外径170 nm的无定形氧化钛纳米管阵列.300 ℃热处理后,TiO2纳米管表面开始收缩,由无定形向锐钛矿型转变, 温度升到600 ℃时,氧化钛纳米管表面形成较深的沟壑,锐钛矿型开始向金红石型转变,700 ℃热处理后,TiO2纳米管阵列被破坏.生物活性研究表明,具有TiO2纳米管阵列的钛片经热处理后具有良好的生物活性,能在模拟体液浸泡14 d诱导生成厚达13 μm的碳磷灰石层.     

多孔钛板表面TiO2纳米管阵列膜的制备及表征

利用四辊卧式粉末轧机制备多孔钛板,并通过阳极氧化工艺在轧制多孔钛板上制备TiO2纳米管阵列膜。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分别对TiO2纳米管阵列膜的形貌和物相进行表征,并对TiO2纳米管阵列膜的热稳定性和生物相容性进行了研究。结果表明,多孔钛板上初步制备的TiO2纳米管阵列膜为无定形相结构,在不同温度下可转化为锐钛矿型、金红石型或锐钛矿与金红石型的混合物;细胞培养实验表明,经阳极氧化及450℃退火处理后,粉末轧制多孔钛板表面细胞的黏附量比未经处理的多,且细胞发育良好。     

外加电压对阳极氧化钛纳米阵列结构的影响

采用阳极氧化在钛基体上原位合成了自组装有序的纳米管TiO2薄膜材料，采用的电解质溶液为0．5mol／L NH4HF2＋1mol／LNH4H2PO4水溶液。通过XRD，SEM对TiO2纳米管进行表征。研究表明，外加电压对TiO2薄膜的微观结构有很大的影响。在外加电压为20V时，氧化8h可得到长度为2pm，内径为80nm，外径为100nm的TiO2纳米阵列。经300℃热处理后，可得到锐钛矿型的TiO2。通过对成膜工艺的研究，提出了阳极氧化法制备有序TiO2纳米管的成膜机制。     

电解液中甲酰胺浓度对阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列形貌和光催化性能的影响

分别以0.5%HF水溶液(A)、0.3 mol/L NH4F+70%H2O+30%甲酰胺(体积分数)(B)、0.3 mol/L NH4F+30%H2O+70%甲酰胺(体积分数)(C)和0.3 mol/L NH4F+3%H2O+97%甲酰胺溶液电解液(体积分数)(D)作为电解液,对比研究甲酰胺含量对电化学阳极氧化TiO2纳米管阵列的形貌、结构和光催化性能的影响。结果表明:TiO2纳米管阵列长度随甲酰胺含量的增加而增加;水基电解液A中制备的纳米管长度、壁厚和管径分别约为600、20和100 nm,且分布不均匀;甲酰胺基电解液D中制备的纳米管长度、壁厚和管径分别约为10μm、5 nm和60 nm,且管径分布均匀;样品在O2中经450℃退火2 h后,发现甲酰胺基电解液A中制备的TiO2纳米管为单相锐钛矿结构,其它样品则为复合锐钛矿相和金红石相结构。光催化降解甲基橙的结果表明:随着TiO2纳米管阵列的厚度增加及管壁减小,紫外光光催化效率明显提高。     

二氧化钛纳米管阵列光阳极的几何参数对染料敏化太阳能电池性能的影响

高度有序的TiO2纳米管阵列因其能够减少纳米管间的连接,增强矢量电子传递,抑制电子复合过程和增强光的散射,被认为是制作染料敏化太阳能电池光阳极的优秀材料。影响电池性能的因素主要包括:纳米管厚度,纳米管长度,纳米管孔径,纳米管内空间。集中讨论二氧化钛纳米管阵列光阳极的几何参数对染料敏化太阳能电池的影响,目的是找出纳米管光阳极理论上最佳的几何尺寸。     

钛合金阳极氧化法制备自组装纳米多孔结构薄膜

钛及钛合金在含有F-离子的电解液中阳极氧化,可自组装制备出有序TiO2纳米多孔或纳米管阵列薄膜,这类纳米阵列膜材料具有极大的内比表面积和优异的电子传输性能,可以用作纳米结构制备模板、高灵敏度传感器、染料敏化太阳能电池等。以TLM钛合金为阳极氧化的基片,通过改变阳极氧化电压、钛合金相结构,找到了制备纳米多孔阵列的参数,通过条件试验发现,在恒电压小于30V时,经时效处理的TLM钛合金表面可以制备得到合金元素掺杂的TiO2纳米多孔结构薄膜。     

择优取向对氢化TiO2纳米管阵列电化学性能的影响

氢化TiO_2纳米管阵列具有良好的电化学性能,通过构筑TiO_2001取向结构可进一步提高氢化TiO_2纳米管阵列的电化学性能。本研究以Ti为基底,通过调节阳极氧化法醇-水配比及高温退火工艺的方法制备了具有不同取向程度的锐钛矿型TiO_2纳米管阵列,并对具有不同取向度的TiO_2纳米管阵列进行相同工艺参数电化学氢化处理,利用SEM、XPS、XRD、TEM及电化学测试等表征手段研究了制备工艺对取向结构的影响以及取向结构对氢化TiO_2纳米管阵列电化学性能的影响规律和作用机理。具有高度001择优取向结构的氢化TiO_2纳米管阵列放电比容量达到了17.31mF·cm~(-2),其优异的电化学性能主要归功于氢化与取向结构的协同效应。     

Fi-6Al-4V合金表面TiO2纳米管阵列薄膜的制备与光电特性研究

采用阳极氧化法在Ti-6Al—4V合金表面制备了TiO2基纳米管阵列。所用电解液为0.3mol／LH即。与0．14mol/L NH4F的混合溶液,使用电压10-50V。用冷场发射扫描电子显微镜（FESEM）、能量色散x射线荧光光谱仪（EDX）和x射线衍射仪（XRD）表征了所制备薄膜的形貌、元素组成和晶型结构,用紫外-可见光分光光度计分析了薄膜的光吸收特性,用电化学工作站测试了其光电特性。结果表明,在20～40v电压下可以做出不同管径的纳米管,经600℃热处理的样品在可见光区有较好的吸收和光电特性。     

银金修饰TiO2纳米管阵列光阳极的制备及其光伏性质

采用阳极氧化法,以金属钛箔为原料制备了TiO2纳米管阵结构染料敏化纳米晶太阳能电池(DSSC)光阳极,并用电沉积、光沉积和真空蒸发法对其表面分别进行金属Ag和Au修饰。对金属修饰前后的光阳极用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)表征发现:阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列结构规整有序;经过化学沉积后,其表面均覆盖有一层致密的金属粒子薄膜。测量光电流密度-电压(J-V)曲线和电化学阻抗谱(EIS)发现:相比纯TiO2纳米管阵列,经过Ag修饰后的TiO2阵列其短路电流密度和开路电压最大可以分别提高到前者的4.9和1.7倍,并且其电化学阻抗出现显著降低。研究表明:金属Ag修饰改善了TiO2纳米管之间的连通性,提高了TiO2光阳极中电子的传输效率,并通过等离子共振激发出光电子,同时与TiO2相互作用,使其在可见光区域也能够促进电子-空穴对的分离。     

Preparation of titanium dioxide nanotube arrays on titanium mesh by anodization in (NH4)2SO4/NH4F electrolyte

The self‐organized titanium dioxide (TiO₂) nanotube arrays on titanium mesh were prepared by electrochemical anodization with the neutral electrolyte containing ammonium sulfate and ammonium fluoride in a two‐electrode electrochemical cell. The effects of the fluoride ion concentration, the anodic potential, and the oxidation time on the formation of the titanium dioxide nanostructures on titanium mesh with complex geometry were investigated. The anodized titanium mesh was characterized by field emission scanning electron microscope and in situ high temperature X‐ray diffraction. The results show that the titanium dioxide nanotube arrays are grown in a radially outward direction around the titanium wire. The optimized anodization condition for preparing titanium dioxide nanotube arrays with superior architecture on the titanium mesh is 0.5 wt% of ammonium fluoride, 20 V of applied potential, and 20 min of oxidation time. The amorphous titanium dioxide nanotubes on titanium mesh turn to anatase phase at 400 °C and further to rutile phase at 650 °C.     

Preparation and photoelectric effect of Zn2+-TiO2 nanotube arrays

Zn 2+-TiO2 nanotube arrays were prepared by anodic oxidation method.The current-time curves were used to investigate their growth mechanism.Scanning electron microscopy and X-ray diffractometry were applied to characterizing their structures and properties.The photoelectrochemical properties were studied by electrochemical impedance spectrum(EIS).The optimised working conditions for TiO2 nanotube arrays were found to be pH 1,0.5%HF(mass fraction),20 V oxidation voltage and for 2 h.The produced sample was in anatase form,with length of 70-100 nm,thickness of 10 nm,uniform diameter and structure that does not collapse under the preparation conditions.The EIS results show that TiO2 nanotube arrays prepared with 0.5%HF(mass fraction) present a low impedance and TiO2 nanotube arrays loaded by Zn 2+could have a decreased resistance.This decrease could likely accelerate the transfer of carriers and even increase photoelectric conversion.     

TiO_2纳米管薄膜的裂纹起源、扩展与饱和(英文)

通过阳极氧化法在Ti基体上垂直定向生长TiO2纳米管,其直径为60-80nm,长度为4μm。采用基体应变测试方法研究TiO2纳米管薄膜裂纹起源、扩展与饱和的情况。结果表明:退火可明显改善TiO2纳米管薄膜/Ti基体界面状况;随着拉伸应变的增加,裂纹扩展迅速加快,在很小的应变范围内达到饱和;TiO2纳米管薄膜室温样、250℃退火样和400℃退火样的界面剪切强度估算值分别为163.3、370.2和684.5MPa,临界能量释放率分别为49.6、102.6和392.7J/m2,断裂韧性分别为0.996、1.433和2.803MPa.m1/2。TiO2纳米管薄膜的界面结合机制为化学键结合。     

磁控溅射制备的Au-TiO2纳米棒阵列的光降解研究

首次通过磁控溅射制备了对齐的Au-TiO2纳米棒阵列,Au-TiO2纳米棒的制备通过直流反应磁控溅射法在室温中进行,之后在500oC的空气中热处理两小时,热处理导致Au-TiO2纳米棒的Au纳米粒子嵌入到锐钛矿相TiO2纳米棒中, 与传统方法制备的纯TiO2纳米棒相比, 这些Au-TiO2纳米棒表现出较低的光致发光强度和较高的光吸收性, 并且对可见光反应强烈. TiO2纳米棒中的Au纳米颗粒能够抑制电荷复合     

利用磁控溅射研究Au-TiO2薄膜的光催化活性

首次通过磁控溅射制备了对齐的Au-TiO2纳米棒阵列,Au-TiO2纳米棒的制备通过直流反应磁控溅射法在室温中进行,之后在500oC的空气中热处理两小时,热处理导致Au-TiO2纳米棒的Au纳米粒子嵌入到锐钛矿相TiO2纳米棒中, 与传统方法制备的纯TiO2纳米棒相比, 这些Au-TiO2纳米棒表现出较低的光致发光强度和较高的光吸收性, 并且对可见光反应强烈. TiO2纳米棒中的Au纳米颗粒能够抑制电荷复合     

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.