Cu_2O/TNTs电极的制备及其光电催化还原CO_2合成甲醇研究

以钛阳极氧化制备的TiO_2纳米管(TNTs)阵列为载体,采用脉冲电沉积法将Cu_2O沉积到TNTs的管壁上,制备了Cu_2O/TNTs电极。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对电极的形貌以及沉积物价态进行了表征。通过循环伏安、光电流-时间曲线测试,研究了沉积电位以及沉积电量对电极光电催化性能的影响。结果表明:脉冲电沉积的沉积物为Cu_2O纳米颗粒。制备的Cu_2O/TNTs电极光电活性及稳定性明显优于Cu_2O/Ti电极。电位-0.5 V(相对于饱和甘汞电极)下脉冲沉积60mC制备的电极对CO_2还原具有较高的光电催化活性。在装有100 m L 0.1 mol/L NaHCO_3溶液的自制密闭反应器中利用Cu_2O/TNTs电极光电催化还原CO_2,合成的产物主要为甲醇,还原5 h后甲醇含量达到6.05 mg/L。     

Cu_2O/TiO_2纳米管异质结制备和光催化活性机理分析

通过方波伏安电化学沉积法完成Cu_2O/TNAs纳米管管异质结的制备。利用电子显微镜、X射线、紫外照射等方法对样品进行表征,对其形态、主要元素构成、晶型特征和光学特性进行研究。通过光电化学降解布洛芬同时产氢气的实验,研究Cu_2O与TiO_2纳米管异质结的光催化活性机理。实验结果证明所制备的Cu_2O与TiO_2异质结电极具有良好的光电化学性能,并对光催化机理进行分析。     

三维In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的制备及光电性能

采用阳极氧化法在钛网基底上制备出TiO_2纳米管阵列,利用连续离子层吸附法(SILAR)将半导体In_2S_3沉积到TiO_2纳米管表面,制备In_2S_3/TiO_2纳米复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)及紫外-可见漫反射光谱(DRS)对材料的形貌和结构进行表征,并通过荧光光谱仪以及光电信号对不同沉积圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的光电性能进行测试。结果表明,制备的In_2S_3纳米颗粒均匀沉积在TiO_2纳米管上,并且不会堵塞纳米管的管孔。沉积不同圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料表现出不同的光电化学性质。     

Cu_2O改性TiO_2纳米管阵列光电极的制备及其光电催化降解甲基橙的性能

采用脉冲电沉积法将Cu_2O负载至Ti O_2纳米管阵列(NTAs)上,得到能够催化降解甲基橙的光电极。采用X射线衍射仪、扫描电镜和紫外-可见分光光度计表征了Ti O2 NTAs电极的微观结构和光电性能。考察了Cu_2O沉积时间、偏压和光照条件对电极催化降解性能的影响。结果表明,通过脉冲电沉积Cu_2O能有效增强Ti O_2 NTAs的光电活性。Cu_2O沉积时间为40 s时所得电极的性能最好。在电极两端施加适当的偏压能有效增强电极的催化活性。在偏压为0.6 V和可见光照射的条件下,该电极对甲基橙的降解效果最好,降解1 h的脱色率达到66%。     

Cu2O/CuO/Cu电极光电催化还原CO2

利用表面氧化法在铜基底上制备CuO纳米带(CuO NRs),通过电化学法将Cu_2O沉积到CuO NRs上,得到复合电极Cu_2O/CuO/Cu。借助X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对Cu_2O/CuO/Cu复合电极的结构进行了表征。通过线性扫描伏安法(LSV)、光电流-时间测试、电化学阻抗测试对Cu_2O/CuO/Cu复合电极光电催化CO_2性能进行了考察。借助变色酸分光光度法来测定CO_2光电还原产物。结果表明:氧化铜在铜基底上呈纳米带生长;复合电极Cu_2O/CuO/Cu对CO_2有较强的光响应性,表现出优异的光电催化性能;Cu_2O/CuO/Cu复合电极光电催化还原CO_2的主要产物是甲醇,在0.1 mol/L NaHCO_3溶液中光电催化6 h后,甲醇质量浓度为32.2mg/L。     

Cu_2O/TiO_2电极的制备及其在高锰酸盐指数监测中的应用

以高纯钛片为基体,先通过阳极氧化法制得TiO_2电极,再通过脉冲电沉积得到掺杂Cu_2O的Cu_2O/TiO_2电极。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和循环伏安(CV)曲线测试,对比了TiO_2电极和Cu_2O/TiO_2电极的组织结构和氧化还原能力,重点研究了Cu2O/TiO_2电极在高锰酸盐指数测定中应用的可行性。结果表明,Cu_2O/TiO_2电极具有较强的氧化还原反应能力,比TiO_2电极更适用于光电催化法对高锰酸盐指数的测定。     

Cu_2O/TiO_2催化甲醛乙炔化反应的载体效应

以不同温度焙烧的TiO_2为载体,CuCl_2·2H_2O为铜源,NaOH为沉淀剂,L-抗坏血酸钠为还原剂,采用液相还原-沉积沉淀法制备了Cu_2O/TiO_2,借助X射线粉末衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、N_2-物理吸附、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段,研究了TiO_2载体焙烧温度对Cu_2O/TiO_2甲醛乙炔化反应性能的影响。结果表明,低温焙烧得到的TiO_2载体以锐钛矿相存在,与Cu_2O物种间具有弱的相互作用,使得Cu_2O被过度还原为金属Cu,催化活性较低。随着载体焙烧温度的升高,TiO_2中出现金红石相,Cu_2O与载体间相互作用增强,Cu_2O高效转变为乙炔亚铜活性物种,使催化剂表现出最佳的催化性能。     

BiOBr/石墨烯/TiO_2纳米管阵列薄膜的制备及光电化学性能研究

通过水热处理TiO_2纳米管阵列和氧化石墨烯制备石墨烯/TiO_2纳米管薄膜材料,并进一步连续离子沉积BiOBr来制备BiOBr/石墨烯/TiO_2纳米管阵列薄膜材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等测试手段对所得样品的物相组成、表面形貌及元素形态和光吸收性能等进行表征。结果表明,TiO_2纳米管的表面成功负载了石墨烯和BiOBr纳米片。紫外-可见漫反射吸收光谱表明,BiOBr和石墨烯共同修饰的TiO_2纳米管的吸收带边发生明显红移,其可见光吸收性能明显提高。光电电化学性能测试表明,BiOBr和石墨烯的共同修饰有效提高了TiO_2纳米管的光电流、光电压和光电转换效率。     

硫化镉复合二氧化钛纳米管阵列光电化学研究

采用阳极氧化法在钛片表面制备出了内径约70 nm,管壁厚度约30 nm的整齐有序的TiO_2纳米管列阵,而后通过浸渍法得到Cd S复合的TiO_2纳米管阵列。XRD和SEM分析样品晶型以及形貌特征的结果表明,随着浸渍次数的增加,TiO_2纳米管阵列上复合的CdS的量也随之增加。利用电化学工作站测定样品光电转化性能,结果表明,在TiO_2纳米管阵列上适量地复合CdS可以有效提高其光电转化效率,并且在浸渍次数为2次时,复合TiO_2纳米管阵列具有最佳光电化学性能,与纯二氧化钛纳米管的光电流为0.26 m A/cm~2,太阳光转化率为0.95%相比较,其光电流可达到0.58 m A/cm~2,太阳光转化率可达到4.02%,分别高于纯二氧化钛纳米管的2倍和4倍。     

硫化锑改性二氧化钛电极板的制备及其光电催化作用

采用化学沉积法,以三氯化锑为原料,与Na2S2O3水溶液混和,浸渍二氧化钛氧化铟锡镀膜玻璃电极（ITO/TiO2电极板）制成改良型电极。利用紫外吸收光谱（UV-vis）,紫外可见漫反射光谱（DRS）,X射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）等方法对样品进行表征。结果表明,Sb2S3沉积效果明显;在波长400 nm至624 nm的可见光范围内,该薄膜有强烈的吸收;循环伏安法的测定确定该电极板具有可见光的响应能力,并且光电转化率为3.4%。     

三维Ag/TiO_2纳米网的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法在钛网上制备了TiO_2纳米管阵列,并利用循环伏安法在纳米管表面沉积Ag,制备出Ag/TiO_2纳米复合材料。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、紫外-可见漫反射光谱等方法对复合材料的形貌、结构、光电性能进行了表征,并以2,4-二硝基苯酚为模型化合物考察了沉积Ag对复合材料光催化性能的影响。结果表明,沉积5圈Ag的Ag/TiO_2复合纳米材料光催化性能最佳,在模拟太阳光照射120 min后,2,4-二硝基苯酚可被完全降解。     

Ti-2Al-1.5Mn合金表面纳米管阵列薄膜的光电化学响应特性研究

采用阳极氧化法在20V条件下氧化3h于TC1(Ti-2Al-1.5Mn)合金表面制备了纳米管阵列薄膜。研究了薄膜的表面形貌及结构,着重考察其作为光电极的开路电位和光生电流响应特性。结果表明,该纳米管膜具有高度有序的纳米管阵列结构,平均管径90nm,管长520nm。经过600℃热处理后,该薄膜电极光电响应速度快,光生电子和空穴的复合少,电子的传输效率高。     

TiO_2纳米管的研究进展

综述了阳极氧化法制备二氧化钛(TiO_2)纳米管的具体方法,分析了阳极氧化条件对纳米管微结构和形貌的影响,总结了提高二氧化钛纳米管薄膜电极光电转换效率的途径,并展望了二氧化钛纳米管阵列今后的研究方向。     

Pt掺杂TiO_2光催化CO_2/H_2O性能研究

用阳极氧化法制备TiO_2,光电沉积Pt进TiO_2中,考察掺杂前后TiO_2光催化CO_2/H_2O的效果。结果表明,掺杂Pt后TiO_2对光的吸收带边红移,提高了光响应电流,对CO_2/H_2O的催化能力更强,掺杂Pt后乙醇时空收率最高到9.15mg·(cm·h)~(-1),约是未掺杂的4.5倍。     

Bi_2S_3/TiO_2纳米棒异质结阵列的制备及光电化学性能

以钛酸丁酯为钛源,通过盐酸调制的两步溶剂热法在FTO基底上制备异质结阵列Bi_2S_3/TiO_2纳米棒。利用XRD、SEM、UV-Vis和电化学工作站等测试手段对Bi_2S_3/TiO_2纳米棒异质结阵列电极的晶体结构、表面形貌、光学和光电化学性质进行了表征。结果表明,经Bi_2S_3敏化后的TiO_2纳米棒阵列薄膜对可见光的吸收明显增强,吸收光波长由400 nm增至700 nm。在标准模拟太阳光(AM 1.5 G,100 m W/cm2)照射下,复合薄膜开路电压为1.06 V,短路电流密度为0.11 m A/cm2,与纯TiO_2纳米棒薄膜相比,光电转化能力显著提高。     

RuO_2负载TiO_2纳米管的制备及其光催化性能

结合阳极氧化法、电解法和浸渍法制备了RuO_2/TiO_2纳米管阵列光催化剂。对纳米管的微观形貌、结构以及表面化学态进行了分析;通过紫外-可见吸收光谱仪分析了浸渍液中钌离子电解前后的变化情况,检测了RuO_2/TiO_2纳米管阵列在可见光下对亚甲基蓝溶液的光催化性能。结果表明:当电解电压为0.85 V时,浸渍液中Ru离子以+2价形式存在;只有当浸渍液中的Ru3+还原为Ru2+后,才能负载到TiO_2纳米管表面,且煅烧后以RuO_2形式均匀分散在TiO_2纳米管表面;RuO_2/TiO_2纳米管仍保持未负载TiO_2纳米管的结构特征,且其晶型结构并没有因RuO_2的负载而变化,也未增加TiO_2纳米管表面羟基数量。最佳浸渍Ru Cl3溶液浓度为3.0 mmol/L,最佳电解电压为0.85 V,在此条件下浸渍得到的RuO_2/TiO_2纳米管阵列的可见光催化活性最佳,光催化降解亚甲基蓝2 h的降解率由未负载TiO_2纳米管的37.50%提高到66.67%。     

TiO_2纳米管的制备及其光电性能研究

二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列具有大的比表面积和高的吸附能力,表现出优异的光催化性能和光电转化效率。本文采用阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列。通过改变阳极氧化的时间、电压以及NH4F的浓度,得到了不同形貌的TiO_2纳米管阵列,并对所得到的样品进行了一系列的光电流测试,当外加电压50 V,NH4F浓度为0.25wt%,反应时间为4 h时得到的样品的光电流最大,约为46μA/cm2。     

Au NPs修饰TiO2纳米片阵列的制备及光电化学性能研究

TiO_2吸光性能差和光电转化效率低,通过Au NPs修饰TiO_2纳米片来提高其吸光性能以及光电转化效率。修饰后的纳米复合物(Au-TiO_2-Ti)在可见光范围内的光吸收和光电流密度都明显增加,在200 mW/cm~2,0.5 V vs. Ag/AgCl的条件下,光电流密度可达到0.38 mA/cm~2,经过8 h光照后光电流保持稳定,表明材料具有优异的稳定性。因此,合成的Au-TiO_2-Ti电极在光电化学转化中有良好的应用前景。     

Cu欠电位沉积法制备高效Pt/碳布析氢电极

以阳极氧化处理的碳布(ACC)为导电基体,利用Cu的欠电位沉积(UPD)和Cu与Pt金属前驱体之间的置换反应制备了Pt/碳布(Pt/ACC)电极材料,对其微观结构进行了表征并考察了其电催化分解水制氢性能。结果表明,通过控制Cu的沉积电位可以有效地控制Pt的负载量和其在ACC表面的分散状态。随着沉积电位在0.32~0.15 V vs.RHE变化,Pt/ACC电极材料中Pt的负载量呈线性增加;在0.5 mol/L H2SO4溶液中的产氢反应结果表明,随着Pt负载量的增加,析氢起始电位逐渐降低,当沉积电位为0.15 V vs.RHE时,Pt在ACC表面的负载量为588μg/cm2,所得Pt/ACC电极材料起始电位为-0.05 V vs.RHE,且达到10 m A/cm2电流密度所需的过电位仅为56 m V,Tafel斜率为34.2 m V/dec,电极的催化产氢活性与块体Pt箔相近。     

CdS/PbS量子点共敏化三维结构TiO_2纳米管阵列光电极的制备及其光电化学性能表征

通过阳极氧化法在钛丝网基底上制备出三维结构的TiO2纳米管阵列。采用连续离子层吸附与反应法制备了CdS、PbS、CdS/PbS量子点(QDs)敏化TiO2纳米管阵列光电极。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱定量分析、高分辨透射电镜、紫外–可见漫反射光谱对其形貌和结构进行了表征。结果表明:CdS、PbS量子点成功沉积在TiO2纳米管阵列上,QDs/TiO2纳米管阵列具有比纯TiO2纳米管阵列更好的可见光吸收性能。使用电化学工作站测试光电极材料的光电化学性能,结果表明:QDs/TiO2纳米管阵列具有良好的可见光响应性和稳定性;在100mW/cm2氙灯光照下,CdS/PbS/TiO2光电极具有最高的光电流密度,为5.86mA/cm2,分别是单一量子点敏化CdS/TiO2、PbS/TiO2光电极的3.35、1.21倍。对比在钛片基底上的二维结构TiO2纳米管阵列,三维结构纳米管阵列的光电流随入射光角度增大而衰减的缺点得到极大改善,这对其在太阳能电池中的实际应用有重要意义。