TiO2纳米管阵列的制备及应用研究进展

鉴于TiO2纳米管优异的光电、催化、气敏等性能已经引起广泛关注,在太阳能电池、光催化、环境净化、气体敏感器等领域有潜在的应用价值。综述了恒压阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的研究进展;系统归纳了纳米管阵列在制备、改性、应用方面的研究进展,并对TiO2纳米管阵列的应用研究提出了新的展望。     

TiO2纳米管阵列的制备及应用研究进展

鉴于TiO2纳米管优异的光电、催化、气敏等性能已经引起广泛关注,在太阳能电池、光催化、环境净化、气体敏感器等领域有潜在的应用价值.综述了恒压阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的研究进展;系统归纳了纳米管阵列在制备、改性、应用方面的研究进展,并对TiO2纳米管阵列的应用研究提出了新的展望.     

TiO2纳米管阵列的制备及应用研究进展

鉴于TiO2纳米管优异的光电、催化、气敏等性能已经引起广泛关注,在太阳能电池、光催化、环境净化、气体敏感器等领域有潜在的应用价值.综述了恒压阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的研究进展;系统归纳了纳米管阵列在制备、改性、应用方面的研究进展,并对TiO2纳米管阵列的应用研究提出了新的展望.     

纳米TiO2的改性及其在废水处理中的应用

纳米TiO2的光催化技术以其反应条件温和、无污染、能耗低等特点在环境保护方面具有广泛的应用前景。介绍了纳米TiO2的光催化机理，以及改性的几种途径：金属离子的掺杂、贵金属沉淀、复合半导体、表面光敏化等。阐述了纳米TiO2光催化技术在印染废水、焦化废水、造纸废水及农药废水处理中的应用。进一步提出了纳米TiO2的改性研究领域所存在的问题并对纳米TiO2的在光催化废水处理的发展做了展望。     

乙二醇电解液阳极氧化法制备TiO_2纳米管

以NH4F/乙二醇为电解液对钛箔进行阳极氧化制备TiO2纳米管;采用XRD和SEM研究了退火前后TiO2纳米管的物相结构和形貌。结果表明:制备的TiO2纳米管主要为无定形态TiO2相,经450℃退火3 h后,大部分转变为锐钛矿相和少量的金红石相,晶粒生长良好;TiO2纳米管的外径为200 nm,壁厚为30 nm,管壁光滑,经退火后形状几乎没有变化;TiO2纳米管的生成经历了致密氧化层的形成、多孔层的形成以及纳米管的形成与稳定生长三个阶段,是场致氧化、场致溶解和化学溶解三个反应共同作用并逐步达到动态平衡的结果。     

阳极氧化法制备TiO2纳米管及在直射式DSSC中的应用研究

采用磁控溅射技术在透明导电玻璃(FTO)的表面沉积一层钛薄膜,应用电化学阳极氧化法,在钛基体表面原位构建出致密、高长径比的二氧化钛纳米管阵列,将制得的TiO2纳米管作为光阳极制备直射式染料敏化太阳能电池(DSSC),并测试电池性能.结果表明:在阳极氧化电压为25V,NH4F电解液浓度为0.5ωt％条件下,可制备出结构规整有序的TiO2纳米管阵列,从而制得直射式染料敏化太阳能电池,在AM1.5,光强100mW/cm2的模拟太阳光光照条件下测试,开路电压Voc=0.82 V,短路电流Isc=8.19 mA·cm-2,填充因子FF=0.61,光电转换效率η=4.03％,比相同条件下钛片背光式DSSC提高了29.1％.     

Ag掺杂对TiO2纳米薄膜结构及摩擦学性能的影响

采用溶胶凝胶法在普通载玻片上制备了TiO2和Ag/TiO2纳米结构薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)及UMT-2摩擦试验机,考察了Ag掺杂量对薄膜组成结构、表面形貌及摩擦学性能的影响。实验结果表明,Ag掺杂量对TiO2薄膜表面形貌和减摩抗磨性能产生重要影响,低掺杂时Ag自润滑性能对薄膜摩擦性能的增强作用占主导,而高掺杂时其对薄膜的影响主要表现为恶化表面,从而导致摩擦性能下降。本研究测试条件下,掺杂量为5.0%(摩尔分数)时具有最佳的耐磨寿命和最低的摩擦因数。     

阳极氧化法制备TiO_2薄膜的力学性能与摩擦磨损性能

在不同的电解液体系中,利用阳极氧化法在TC4钛合金基体上制备了不同形貌的TiO2薄膜,分析了电解液体系及电压对薄膜形貌的影响;测试了薄膜的显微硬度、弹性模量和摩擦磨损性能。结果表明:TiO2薄膜的形貌与电压、电解液密切相关,电压过小或过大时薄膜形貌呈非纳米管结构,在HF溶液及含F-的无机电解液中,电压在10~20V时,薄膜形貌呈有序的纳米管状;在含F-的有机电解液中,当电压为40V时,薄膜呈纳米弹簧结构;非纳米管结构薄膜的显微硬度大,弹性模量高,耐磨性不佳;纳米管的管径与壁厚的比值越小,薄膜的力学性能和耐磨性越好;纳米弹簧状薄膜的显微硬度和弹性模量皆较小,摩擦因数高,磨损量大。     

纳米TiO2改性塑料的抗菌及分解内毒素特性研究

研究了纳米TiO2的制备、相结构及抑菌作用，含0．7％TiO2的纳米TiO2／PS复合材料的分解内毒素及抑菌作用。结果表明：锐钛矿型纳米TiO2对常见的菌种具有良好的抑制作用。纳米TiO2／PS复合材料具有明显的分解细菌内毒素的作用和良好的抑菌效果；对内毒素的分解率可达90％以上，对常见细菌的杀菌率达到999／5以上。     

玻璃表面纳米TiO2薄膜的制备及光催化性能研究

用Sol-Gel方法在载玻片上制备了透明的TiO2纳米薄膜。对溶胶的制备工艺、薄膜与基体的结合强度及光催化活性进行了研究。试验表明，薄膜的最佳烧结温度为650℃，加热速度为2℃/min，在此温度下烧结薄膜具有高的结合强度。XRD分析表明薄膜为锐钛矿晶型，对醋酸的光照降解试验表明，薄膜具有较高的光催化活性。     

TiO2纳米管制备修饰及应用研究进展

TiO2纳米管具有巨大的比表面积以及稳定的化学性质等优异特性,在众多领域都有广泛的应用。本文综述了TiO2纳米管的制备方法,比较了溶胶一凝胶法、水热法、模板法以及阳极氧化法的优劣;同时,综述了TiO2纳米管表面修饰及改性的方法,以及TiO2纳米管在光催化、太阳能电池、生物医学和传感器等领域的应用研究现状。     

阳极氧化法制备高度有序TiO_2纳米管阵列材料的研究进展

综述了阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列(TNTs)的研究进展。主要介绍了TNTs由恒电压合成到变电压阳极氧化制备的发展历程,还介绍了电压、电流、电解液组成等因素对TNTs形貌的影响,并比较了不同电解液中TNTs的形成机理。     

阳极氧化对TB8钛合金粘接性能的影响

分别以铬酸阳极氧化（CAA）和氢氧化钠阳极氧化（SHA）两种方法,处理用于钛合金/钛合金胶接试样的TB8钛合金表面,通过拉伸剪切试验测量了钛合金/钛合金胶接试样的剪切强度,分析了氧化时间和电压对钛合金粘接强度的影响。结果表明：电压10V时,CAA方法处理10~15min、SHA方法处理15~20min的钛合金均能获得很高粘接强度;氧化膜层太薄与太厚均不利于提高钛合金/钛合金胶接剪切强度。     

基于单壁碳纳米管阵列的力敏传感器

利用传统的硅微加工技术,在硅片上制作出平行的微电极对,然后对硅片进行深刻蚀穿通,在微电极对之间获得长方形的贯通缝.接着利用大气流定向式的化学气相沉积方法在带有贯通缝与微电极的硅片上生长出超长单壁碳纳米管阵列,使单壁碳纳米管阵列较整齐地悬于平行电极对之间,待将生长有纳米管的硅片粘在聚氯乙稀薄板上之后,再用激光技术切除掉贯通缝的连接部分,使作用于聚氯乙稀薄板上的力能够直接传递到单壁碳纳米管阵列.引出导线,完成此微纳力敏传感器件的制作.随后主要开展悬空单壁碳纳米管阵列应变传感方面的研究,获得了较高的压阻因子与线性度.结果表明这种制作方法具有过程简单、成本低等特点,为基于碳纳米管的微纳传感器件的制作提供新的思路.     

压制工艺对石墨膜力学性能的影响

为提高柔性石墨膜的抗拉强度,以2种可膨胀石墨为原料制备了石墨膜,从原料的性质、膨化温度、成型压力、柔性石墨膜的密度、压制工艺等几个方面,分析对柔性石墨膜力学性能的影响,探讨柔性石墨膜的最佳制备工艺。结果表明:柔性石墨膜的抗拉强度随着石墨粒度、膨化温度、成型压力及材料密度的增加而逐渐增大;当选用的可膨胀石墨粒度范围为(-0.425+0.300 mm),膨化温度为1 000℃,成型压力为28 MPa,采用5次压制工艺(压力依次为3、10、16、28、28 MPa),取柔性石墨膜的密度为1.46 g/cm~3时,得到的2种柔性石墨膜的抗拉强度分别为5.68、5.26 MPa,相比优化前大幅提高。     

TiO2薄膜电极光电转换性能的影响因素

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体表面制备了不同粒径的TiO2薄膜和纳米SnO2/TiO2复合薄膜,将它们与不同对电极进行了光电转换性能测试.结果表明:氧化物薄膜电极经染料敏化、薄膜颗粒细化及薄膜复合化都有利于提高电极的光电转换性能.用汞溴红敏化后,粒径为25 nm的TiO2薄膜的光电转换性能提高了847倍;粒径为25 nm的TiO2薄膜的光电转换性能是粒径为136 nm的TiO2薄膜的5倍;粒径为25 nm的TiO2薄膜经粒径为27 nm的SnO2薄膜复合后,其光电转换性能提高了7.7%.