阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列

采用阳极氧化法在乙二醇体系电解液中制备TiO2纳米管阵列,获得了长度为15~20μm的底端纳米管与顶端纳米线的新型复合结构。讨论了电解液中不同含水量对该复合结构形成的影响,并采用两步阳极氧化法对该结构的形成机理进行了分析。结果表明,当乙二醇体系电解液含有0.4%(质量分数)NH4F和2%(体积分数)H2O时,电解液腐蚀速度适中,纳米管上端部分被选择性腐蚀,最终形成纳米管与纳米线的复合结构。     

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．     

TiO2纳米管阵列阳极氧化制备的研究进展

综述了TiO2纳米管阵列的阳极氧化制备研究进展,尤其是制备机理、阳极氧化电压、电解液组成对其形貌的影响。此外,展望了TiO2纳米管阵列的研究前景,提出了其工业化生产工艺的研究方向和充分利用其空腔管阵结构进行改性的研究思路。     

TiO2纳米管阵列的制备工艺对其光催化性能的影响

采用阳极氧化法,在醇(丙三醇、乙二醇)-水-NH4F电解液体系中制备高度有序的TiO2纳米管阵列。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管阵列的形貌和晶型结构进行表征,讨论了阳极氧化法制备工艺(阳极氧化电压、氧化时间、电解液)对TiO2纳米管的形貌、结构及其甲基橙光催化降解性能的影响;分析了退火温度对TiO2阵列的物相及其光催化性能的影响。研究结果表明,采用高电压、增加氧化时间有利于TiO2纳米管阵列光催化的提高,在其它参数相同的情况下,采用丙三醇作为电解液制备获得的TiO2纳米管阵列较乙二醇体系具有更加优异的光催化性能。     

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.     

超级电容器用Ti/TiO2-MnO纳米管阵列电极的制备及电化学性能

通过阳极氧化浸渍退火的方式获得Ti/TiO2-MnO复合电极。通过XRD测定样品的晶相结构,通过SEM观察样品的显微形貌。结果表明,Ti/TiO2纳米管阵列孔径分布在60~95 nm,纳米管长度在350~820 nm。常温下阳极氧化获得的TiO2为无定形结构,500℃热处理后,TiO2变为锐钛矿(Anatase)。样品在MnSO4溶液中浸渍并500℃热处理后,只有MnO相产生。组装扣式模拟超级电容器并测试其循环伏安曲线。CV曲线存在一对氧化还原峰,对应H+在纳米管中的嵌入/脱出过程。H+在纳米管中传输过程为扩散控制。TiO2由无定形转变为Anatase晶形和在其中沉积MnO后,CV响应电流降低。     

V掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光催化研究

以钒钛合金为原料,应用阳极氧化法制备出高度致密、有序的V掺杂TiO2纳米管阵列。应用扫描电镜(SEM)和粉末X光衍射仪(XRD)表征分析纳米管阵列的形貌和结构,结果表明在浓度不同的HF电解液下制备出径向不同的纳米管阵列,电解液浓度(0.5%～1.5%(质量分数)),管径变化(39.7～72.7nm)。在室温、可见光照射条件下,以10mg/L的亚甲基蓝溶液为模拟污染物进行光催化降解试验,研究了其光催化性能。结果显示V掺杂TiO2纳米管阵列光催化性能优于纯TiO2纳米管,且在HF电解液浓度为1.0%(质量分数)时制备出来的TiO2纳米管光催化降解有机毒物性能最佳。     

TiO2纳米管阵列的表征及光催化性能的研究

采用电化学刻蚀技术在纯钛板表面构筑有序结构的纳米TiO2管膜层.用Raman、SEM对表面产物进行分析和表征.结果表明当热处理温度为450℃时,TiO2纳米管膜的晶相结构绝大部分为锐钛型,当热处理温度为600℃时,TiO2的晶相结构转变为金红石型.20V电压下阳极氧化得到管径约为80～90nm,长度约400nm的高密度排列的有序TiO2纳米管.以亚甲基蓝为研究对象,紫外石英杀菌灯为光源,研究阳极氧化法制备的TiO2光催化剂的光催化性能.     

TiO2纳米管阵列薄膜的水热晶化

首先在KF和乙二醇的混合溶液中利用阳极氧化技术在钛基底表面制得了一层排列整齐、形貌均一的TiO₂纳米管阵列薄膜,然后将制得的薄膜进行水热处理,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等表征手段研究了水热处理温度和时间对TiO₂纳米管阵列薄膜表面形貌、结晶度以及管状结构的影响。结果表明:水热处理即使在较短的时间内（如3 h）也可在较低温度下（如210℃）使TiO₂纳米管阵列薄膜由无定形转变为锐钛矿型结构;提高水热处理温度或延长水热处理时间均可提高薄膜的结晶度,但同时纳米管管壁结晶度增加会使管内径变小甚至堵塞,从而破坏管状结构。     

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。     

TiO_2纳米管阵列的制备及其光电化学性质研究

以H3PO4/NH4F水溶液为电解液,在20V下阳极氧化钛片1h制得TiO2纳米管阵列,其管径约为100nm,管长约800nm。经不同温度煅烧后,利用FESEM、XRD和光电化学分析测试系统分别对纳米管阵列的形貌结构、晶相组成以及光电化学性质进行研究。光电化学特性研究结果表明600℃热处理后性能最佳。当前体系中所制备的薄膜结构上高度有序,光电化学性质优良,作为光电极材料在太阳能光电转换、光催化等领域具有广阔的应用前景。     

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.     

F掺杂TiO2纳米管阵列的可见光催化活性和电子结构

采用电化学阳极氧化法,在纯Ti表面一步制得原位生长的F掺杂TiO2纳米管阵列.对煅烧后样品进行扫描电镜(SEM)、X射线多晶衍射(XRD)表征.结果表明,所得TiO2纳米管排列整齐、平均管径约40 nm,平均管长约700 nm.XPS蚀刻分析发现,少量F原子以F-Ti-O键的形式掺杂进了TiO2晶格,同时产生活性物质T...     

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%。     

TiO_2纳米管半导体特性与光电催化动力学研究

通过阳极氧化法在有机溶液中制备TiO2纳米管阵列,随着氧化时间的不同,TiO2纳米管阵列呈现各异的形貌。通过光电流测试,考察了不同氧化时间和施加不同电压下的Ti/TiO2纳米管阵列光电极的光电化学响应,阳极氧化6h表面规整纳米管阵列并施加偏压0.1V光电流响应最强。通过测试Mott-Schott-ky曲线,计算不同氧化时间的TiO2纳米管阵列的半导体载流子浓度、平带电位、空间电荷层宽度和能带弯曲量等特征参数,理论上提出了TiO2纳米管阵列生长机理。在光电催化降解无机氨氮的实验中,所得到的电化学阻抗谱(EIS)表明,外加偏压0.1V时,TiO2纳米管阵列电极的光电催化活性最强,同时通过拟合电路分析可知,光电催化降低了电极界面的反应阻抗,加速了光生载流子的转移,在TiO2纳米管阵列电极/溶液界面Helmholtz层中发生的氧化还原反应是整个光电催化反应的速率控制步骤。     

TiO2纳米管阵列膜对牛血清白蛋白的吸附与脱附

采用电化学阳极氧化法以含氟的乙二醇溶液为电解液阳极氧化纯钛制备出排列规则的高长径比TiO2纳米管阵列膜,并用扫描电镜(SEM)、比表面积仪表征了TiO2纳米管阵列膜的形貌和比表面积。结果表明,所制得的TiO2纳米管阵列的管径约180nm,管长可达230μm,比表面积约59.8m2/g。以牛血清白蛋白(BSA)为药物蛋白分子的模型,并研究了TiO2纳米管阵列膜对BSA的吸附和脱附行为,考察了溶液pH值、BSA初始浓度和溶液离子强度对BSA吸附的影响与吸附态的BSA在不同pH值的PBS溶液中的释放行为。结果表明,BSA分子在其等电点(pH值=4.8)附近较容易吸附到TiO2纳米管上,吸附量随着BSA初始浓度的增加而增加,较高的离子强度会降低BSA的吸附,碱性条件下吸附态的BSA容易从TiO2纳米管上脱附,并由于纳米管的扩散限制效益呈现一定程度的缓释。     

HF酸电解液浓度对TiO2纳米阵列结构的影响

TiO2纳米阵列(纳米管、纳米棒)结构具有良好的力学性能、化学稳定性以及抗腐蚀性能,在许多技术领域具有广阔的应用前景。采用阳极氧化法在工业纯钛片表面制备出高度有序的TiO2纳米管阵列和纳米棒阵列,研究了电解液浓度和阳极氧化时间对TiO2纳米阵列结构的影响,并对其形成机理进行了初步探讨。结果表明,低浓度的HF酸电解液有利于制备纳米管阵列,高浓度的HF酸电解液有利于制备纳米棒阵列。     

氮掺杂TiO2纳米管电极制备及可见光电催化活性

采用氮气中500℃和600℃热处理由阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列,制备了氮掺杂TiO2纳米管阵列电极.分别用环境扫描电镜(ESEM)、X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)和紫外可见漫反射吸收光谱对电极进行了表征.结果表明氮成功地掺入TiO2纳米管中.氮的引入使所制备的电极表现出可见光电催化活性,其中氮气中500℃下热处理得到的TiO2纳米管阵列电极表现出最好的可见光电催化活性.