电解液性质对TiO2纳米管阵列形貌及生长机理的影响

采用电化学阳极氧化法在纯钛片表面制备出了结构整齐有序的TiO₂纳米管阵列, 主要研究了电解液的性质、浓度以及氧化时间对TiO₂纳米管阵列形貌的影响, 并对不同电解液中TiO₂纳米管阵列的形成机理进行了初步探讨. 结果表明：在不同浓度的HF酸电解液中均可制备出规则、均匀的TiO₂纳米管阵列, 管径均匀, 表面平整, 但是纳米管的长度均较短, 约为300～350nm. 在高浓度HF电解液中, 同时获得了规则的纳米管阵列和纳米棒阵列. 在0.5wt% NaF和1mol/L Na₂SO₄中性电解液中也可以制备出表面光洁、排列整齐有序的TiO₂纳米管阵列, 纳米管长度明显长于HF酸电解液中获得的纳米管阵列, 达到了700nm, 但是阵列的表面平整度较差. 在乙二醇+0.6wt% NH₄F+2vol% H₂O有机电解液体系中可以制得超长的TiO₂纳米管阵列, 管径在150nm左右, 管长可达6μm.     

氮掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能

以甲基橙的光催化降解效率为指标,采用超声浸滞法制备了N掺杂TiO2纳米管阵列(N-TNTs)。结果显示,将TiO2纳米管阵列(TNTs)浸入0.02mol·L-1尿素溶液中,超声浸泡6min,干燥后在400℃下煅烧2h可获得N-TNTs。SEM和XRD表征结果显示,TNTs与N-TNTs形貌相似,管径均约为125nm,且锐钛矿相和金红石相相混,在2θ为35°(100)处观察到TiN0.26的衍射峰。pH=1、光照时间为4h时,N-TNTs对甲基橙的降解率达93.9%。同时,甲基橙初始浓度越低,甲基橙降解率越高。且N-TNTs光催化降解甲基橙的反应过程为拟一级动力学过程。将N-TNTs应用于光催化降解制糖废水时发现,在强碱性环境中,N-TNTs对制糖废水的降解率最高,光照25h降解率达到87.71%。     

低温晶化处理对TiO_2纳米管阵列形貌、结构及光电化学性能的影响

本文通过对所制备的非晶态阳极氧化TiO2纳米管阵列进行水泡、水热以及蒸气热等低温晶化处理,系统考察了低温晶化过程对纳米管阵列形貌、微结构及其模拟太阳光下光电化学性能的影响。研究结果表明:蒸气热处理可促进TiO2纳米管阵列的晶化并保留其管状的形貌特征,最终获得最佳的光电化学性能;水热处理可获得锐钛矿相TiO2,但会使管结构转变为颗粒;水泡处理受水在纳米尺度的管中流动行为的影响,导致管阵列只有管口部分晶化。     

TiO_2纳米管阵列热驱动掺银制备TiO_2-Ag复合涂层及其光催化性能

无定形结构TiO2纳米管阵列(titania nanotube arrays,TNA)在浸泡AgNO3溶液后,再经适当的热处理,不仅可使TNA的晶体结构转变为锐钛矿型或金红石型,还可以制得海绵状TiO2-Ag复合涂层。深入研究了AgNO3溶液浓度、热处理温度等对TiO2-Ag复合涂层结构和光催化制氢性能影响的影响。研究结果表明,AgNO3溶液浓度对TiO2-Ag复合涂层形貌结构和晶体结构具有重要影响。当AgNO3溶液浓度为0.1~0.5 mol/L、热处理温度为500℃时,可制得海绵状TiO2-Ag复合涂层,该涂层在紫外-可见光光照条件下,光催化制氢速率为2.14μmol/cm2·h。     

纳米ZnO阵列形貌对其光催化降解性能的影响

利用溶液法在不同形貌基片上制备了ZnO纳米棒阵列。通过聚苯乙烯球自组装阵列控制模板基片的形貌,制备出具有周期性结构的ZnO纳米花点阵;进而通过反应离子刻蚀聚苯乙烯球模板,实现了ZnO周期性点阵由纳米花向纳米环的结构转变。以亚甲基蓝水溶液为目标降解物,比较了不同ZnO纳米棒阵列的光降解能力,发现单位基片面积上ZnO纳米棒的有效受光面积是影响ZnO纳米棒阵列光降解能力的重要因素。     

形貌对锐钛矿型TiO_2纳米管薄膜光催化性能的影响

采用阳极氧化法在纯钛表面制备了5组平均内径不同以及5种管长不同的TiO2纳米管阵列薄膜,应用SEM对管径进行了表征.将之烧结成锐钛矿型后通过光催化降解甲基橙溶液研究管径与管长的大小对其光催化活性的影响,通过重复催化实验研究其重复使用的效果.结果表明:管径为100nm时催化剂催化降解甲基橙的效果最好,管长则基本不影响纳米管薄膜的催化活性.重复催化实验表明,TiO2纳米管薄膜有很好的重复使用效果.     

铜掺杂TiO_2纳米管阵列的制备与光催化还原性能

以阳极氧化法制得的TiO2纳米管阵列为前驱体,用浸渍法制备了不同铜掺杂量的TiO2纳米管阵列。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、荧光光谱(PL)对样品进行表征。以Cr6+水溶液为目标污染物,对比不同铜掺杂量TiO2纳米管阵列的光电催化还原效果。结果表明,掺杂前后TiO2纳米管阵列在形貌上没有明显变化;掺杂的铜是以Cu2+的形态存在;掺铜后TiO2纳米管阵列还原效果优于掺铜前;低剂量铜掺杂的TiO2纳米管阵列的还原效果优于高剂量铜掺杂的TiO2纳米管阵列。     

电解液组分对阳极氧化法制备TiO_2纳米管的影响

在不同电解液组分中采用阳极氧化法制备了不同结构参数的TiO2纳米管,考察了不同电解液组分对TiO2纳米管形貌和尺寸参数的影响.采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对纳米管的形貌和结构进行了表征,并分析了电解液组分对纳米管生长的影响机制.结果表明,降低电解液中H+浓度以及减少电解液中H2O的含量可有效提高纳米管的长度.     

多支状TiO_2纳米棒阵列的制备及光催化性能研究

采用水热法在FTO玻璃衬底上制备多支状TiO2纳米棒阵列,将其在TiCl4溶液中反应1h(70℃),然后进行退火处理1h(500℃)。进行光催化反应测试,结果表明,经过TiCl4处理后,TiO2纳米棒的催化活性提高。进一步电化学阻抗谱研究表明,催化性能提高的原因是TiCl4处理延长了电子的寿命。     

Ag掺杂TiO2纳米管阵列光催化性能的研究进展

综述了光催化技术的研究现状、TiO2光催化反应的机理、TiO2纳米管阵列的制备方法、不同银离子掺杂方式以及Ag掺杂对TiO2光催化活性的影响,并展望了Ag掺杂TiO2纳米管阵列的研究趋势.     

原位合成TiO2纳米管阵列及其光催化性能研究

采用液相沉积法(LPD), 以阳极氧化铝(AAO)为模板, 原位合成高度有序的TiO₂纳米管薄膜材料. 实验结果表明, 经过400℃热处理后, 制备的TiO₂纳米管为锐钛矿相, 长度达5μm, 管外径为150nm左右, 管壁厚为25nm左右. 热处理后的TiO₂薄膜具有良好的光催化降解甲基蓝的性能, 即经过120min卤灯照射后, 甲基蓝被完全降解.     

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%。     

纳米TiO_2/电气石光催化性能的研究

利用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/电气石复合光催化剂,比较了纯TiO2、电气石粉体和复合催化剂的催化活性,并且从负载次数、活性大红溶液初始浓度方面进行了研究.结果表明,复合催化剂对活性大红有一定的降解作用,4g/L复合催化剂投入到初始浓度为20mg/L、体积为30mL的活性大红溶液中,紫外灯照射4h后,降解率可达到72.3%.     

TiO2纳米管的制备及光催化性能

TiO2纳米管具有优异的光催化性和光电转换特性,在光电催化降解污染物方面有很好的应用前景。本文介绍了TiO2纳米管的制备方法及形成机理,重点阐述了提高TiO2光催化性能所采用的过渡金属离子掺杂、稀土元素掺杂、贵金属沉积、复合半导体、有机染料光敏化的方法。     

多孔结构TiO_2纳米纤维的制备及光催化性能研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸四正丁酯(TNBT)和溶剂丙酮为主要原料,采用静电纺丝法制备PVP/钛酸四正丁酯复合纳米纤维,经过煅烧最终得到多孔结构TiO2纳米纤维。然后分别通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、差示扫描量热仪(DSC)和比表面积(BET)测试手段对该材料进行形貌、结构等表征。最后,以亚甲基蓝为目标污染物,在模拟紫外线照射的条件下,研究其光催化剂活性。结果表明,经700℃煅烧后得到的TiO2纳米纤维光催化活性最好,3h后降解效率达到95.2%。     

微藻在TiO_2纳米管阵列界面的培养及应用

通过阳极氧化法在金属Ti箔表面制备了TiO_2纳米管阵列。以集胞藻(synechocystis sp)、鱼腥藻(anabaena sp)和LKG 3种微藻作为实验藻种,通过控制接种量和培养条件等因素,实现了3种微藻在TiO_2纳米管阵列表面的附着生长。将3种微藻附着的TiO_2纳米管阵列制备成光电极(简称负载电极),与阴极材料和电解液组装成太阳能电池,测定负载电极的光电流响应。结果显示由于微藻细胞的附着,TiO_2负载电极的光电流值均有所增大,最大达3倍以上。     

B和Ru共改性对TiO_2纳米管阵列的结构和光催化性能的影响

采用阳极氧化法制备TiO_2纳米管(TNTs),在电解液中添加NaBF4制备B改性的TiO_2纳米管(B/TNTs),用湿浸渍法在TNTs和B/TNTs表面进行Ru改性制备了Ru/TNTs和Ru/B/TNTs。使用扫描电镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)以及X射线光电子能谱(XPS)等手段对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应评价样品的光催化活性。结果表明:掺入B/TNTs和Ru/B/TNTs样品中的B在TiO_2晶格中形成B-O-Ti键;Ru/TNTs样品中的Ru以RuO_2形式负载在Ti O2纳米管表面;Ru/B/TNTs样品中的Ru少量进入TiO_2晶格其余的负载在纳米管表面,大部分以Ru0形式存在,少量以RuO_2形式存在。B掺杂使B/TNTs纳米管表面的羟基量增加、光学带隙能减小、光吸收阈值红移,使其光催化活性大幅提高;Ru/TNTs表面负载的RuO_2并未增加TiO_2纳米管表面羟基数量但是使光学带隙能减小、光吸收阈值红移,因此其光催化活性也有很大的提高;Ru/B/TNTs表面大量的Ru0使Ru/B/TNTs表面的羟基量减少,带隙能升高,光吸收阈值蓝移,其光催化活性低于Ru/TNTs或B/TNTs,与纯纳米管的性能相当。     

TiO_2纳米管的制备及光电性能研究

以NH4F-乙二醇为电解液阳极氧化制备Ti基TiO2纳米管,利用扫描电镜(SEM)图像分析TiO2纳米管阵列的退火前后的形貌结构变化,研究退火温度对TiO2纳米管光电性能的影响。分别用CdS、曙红对TiO2纳米管进行敏化,并研究了其敏化后的光电性能和电极稳定性。结果表明:退火并未改变TiO2纳米管结构,经CdS敏化后的TiO2纳米管光电性能最好,且电极稳定性也较好。     

高压微波合成纳米TiO_2及其光催化性能

以TiCl4为钛源,利用微波加热在0.1~4.0MPa压力条件下制备了纳米TiO2粉末,研究了不同反应压力对TiO2物相成分,晶体结构及光催化活性的影响.结果表明:反应压力对纳米TiO2的晶相结构、微观形貌及光催化性能有较大的影响.在相对较低反应压力时,纳米TiO2产物以锐钛矿相为主,并有少量的板钛矿相存在,当压力达到4.0MPa时有大量的金红石相出现.TEM测试显示TiO2粉末的粒径在5~30nm范围内,且随着压力增大,晶粒尺寸增大,结晶性能增强.随制备压力的增大,TiO2粉末的光催化效率先升高而后单调性地降低,2.0MPa压力时光催化效率达到最高.     

爆轰法合成纳米TiO_2及其光催化性能

采用黑索金为可爆药剂,用爆轰法制备出了类球形混晶纳米TiO2粉体,并对合成的纳米TiO2粉末进行了表征。以甲基橙为研究对象,紫外灯为光源,研究了甲基橙初始浓度、纳米TiO2用量、甲基橙溶液初始pH值、超声分散和光照时间对甲基橙降解率的影响。研究表明,所制备的纳米TiO2为锐钛矿、板钛矿和金红石组成的混晶体,平均粒度约为18nm。在氧化钛浓度固定的条件下,甲基橙溶液初始浓度越高降解率越低。随着氧化钛加入量的增加,甲基橙溶液的降解率先增大后减小,而氧化钛的加入量超过40.0mg/L后,甲基橙溶液的降解率又呈升高的趋势。超声波分散的纳米氧化钛的表观反应速率明显高于未经超声波分散的氧化钛的表观反应速率。随着光催化时间的延长,光转化率逐渐升高。