Ag-TiO_2纳米纤维的制备及其光电转换性能研究

利用静电纺丝技术制备尺寸均一、性能稳定的Ag-TiO_2复合纳米纤维。结合了纳米银颗粒的表面等离激元共振效应,克服了TiO_2材料比表面积小、光生电子与空穴复合几率高以及对光生载流子量子化效率低的缺点,并且Ag纳米颗粒在复合材料中有很好的可调节性,同时这种材料的制备工艺简单、易重复。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)对Ag-TiO_2复合纤维进行了表征,结果证明产物为Ag-TiO_2复合纳米纤维,且纤维分散性好、长径比大,同时掺杂均匀。相比较于TiO_2纳米纤维,Ag-TiO_2纳米纤维的光电转换性能明显提高。此外研究了Ag掺杂量对复合材料光电转换效果的影响,结果表明,掺杂10wt%Ag的Ag-TiO_2复合纳米纤维光电转换效率最高。     

新型神经调控用TiO2-Au光电转换纳米复合物性能研究

本文提出了一种基于光电转换纳米复合物(NCs)的新型神经调控方式。NCs是TiO₂纳米晶表面连接金纳米粒子的复合物, 可产生光电流并有效引发神经细胞去极化。在405 nm光照射下, NCs产生的光电流比单一TiO₂纳米晶产生的光电流强度显著提高。PC12细胞上的膜电位荧光探针和钙离子荧光探针测试结果显示, 在405 nm光照下, 经NCs处理的细胞发生去极化。在活体抗癫痫实验中进一步证明, NCs产生的光电流可明显减轻斑马鱼的癫痫发作。本研究结果表明NCs可进行神经调控, 对神经疾病的治疗具有重要意义。     

SiO2改性纳米TiO2及可见光催化性能研究

以四氯化钛等为原料,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2,制品为锐钛矿相和金红石相的混合物,随着热处理温度的升高,其中的锐钛矿相的比例逐渐降低,金红石相比例逐渐上升;又以Na2SiO3为原料,对TiO2进行表面改性,制得TiO2／SiO2复合材料。研究发现,原位改性后的TiO2在可见光下光催化甲醛可以发生聚合反应。     

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。     

新型神经调控用TiO_2-Au光电转换纳米复合物性能研究（英文）

本文提出了一种基于光电转换纳米复合物(NCs)的新型神经调控方式。NCs是TiO_2纳米晶表面连接金纳米粒子的复合物,可产生光电流并有效引发神经细胞去极化。在405 nm光照射下,NCs产生的光电流比单一TiO_2纳米晶产生的光电流强度显著提高。PC12细胞上的膜电位荧光探针和钙离子荧光探针测试结果显示,在405 nm光照下,经NCs处理的细胞发生去极化。在活体抗癫痫实验中进一步证明,NCs产生的光电流可明显减轻斑马鱼的癫痫发作。本研究结果表明NCs可进行神经调控,对神经疾病的治疗具有重要意义。     

方酸菁功能材料修饰纳米晶TiO2薄膜电极的光电转换性能研究

考察了三种方酸菁染料修饰的米晶ＴｉＯ２薄膜电极表面应用于光电化学太阳能电池进行光电转换的情况,发现它们的光电化学性能参数按照Ｓｑ３〉Ｓｑ２〉Ｓｑ１的顺序,随着染料在纳米晶ＴｉＯ２上吸附力的增强而提高,其中,Ｓｑ３的光电转换效率为２．１７％,它在６５０ｎｍ处的最高单色光光电流效率ＩＰＣＥ值达到６．２％,表明方酸菁是一类优良的光电转换功能材料。     

铁酸锌-二氧化钛纳米复合膜的光电转换性能

近年来人们开始尝试将两种不同性能的半导体材料进行组合来弥补单一材料的不足.本文报道了铁酸锌-二氧化钛纳米复合膜的光电转换性能,结果表明,将铁酸锌和二氧化钛两种纳米半导体通过适当形式的复合,利用铁酸锌纳米粒子对二氧化钛的敏化,可以扩展光谱响应至可见光区,提高太阳能利用率,在理想情况下,铁酸锌-二氧化钛纳米复合膜的光电流密度较单一二氧化钛膜提高近5倍.     

掺杂纳米TiO_2粉体的制备及其光电性能研究

利用Zn2+离子掺杂纳米二氧化钛,以提高其光电转化性能,通过溶胶-凝胶法制备了Zn2+离子掺杂的纳米二氧化钛粉体,采用X射线衍射、扫描电镜、紫外可见光谱和光诱导产生光电流法对掺杂二氧化钛的物相、形貌、光吸收性能和光电性能进行了表征。研究发现,Zn2+掺杂有利于锐钛矿的结晶,掺杂二氧化钛较纯二氧化钛的紫外吸收边红移了约10nm,当Zn2+掺杂量为Ti物质的量的1%时光电转化性能最佳。     

CeO_2/In_2TiO_5纳米纤维异质结可见光催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯(Ti(OC_4H_9)_4)、硝酸铟(In(NO_3)_3)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝技术制备钛酸铟(In_2TiO_5)纳米纤维;通过水热合成,使二氧化铈(CeO_2)均匀分布于In_2TiO_5纳米纤维表面,制备了CeO_2/In_2TiO_5可见光催化剂。利用XRD、SEM、UV-Vis DRS和TG-DTA等技术对样品进行了表征。以罗丹明(RhB)为目标降解物,考察了催化剂的可见光光催化性能,结果表明250W氙灯下,180min罗丹明的降解率为83.70%,降解过程服从一级动力学模型。     

N掺杂TiO2纳米纤维高可见光催化CO2合成甲醇

采用气相生长法在介孔SiO₂球的表面上制备了ϕ 8~10 nm的TiO₂纳米纤维, 采用相同的方法, 还成功地制备了氮掺杂的TiO₂(N-TiO₂) 纳米纤维, 它具有更高的可见光催化活性。采用X射线光电子能谱(XPS)、紫外光电子能谱(UPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外–可见分光光度计(UV-Vis)、荧光分光光度计(PL)等对样品进行了测试分析。TiO₂纳米纤维具有高结晶度的锐钛矿晶型, 掺氮后的TiO₂纳米纤维带隙变窄, 在可见光波段有明显的吸收, 同时, 光生电子还原能力更强, 大大提高了可见光下催化还原CO₂合成甲醇的产率。在300 W氙灯光照2 h后, 用纯TiO₂纤维催化CO₂合成甲醇, 产率为493.4 μmol•g^-1∙h^-1, 转换频率(TOF) 为0.089 h^-1; 以N-TiO₂为催化剂合成甲醇产率提高了40.1%, 达695.1 μmol∙g^-1∙h^-1, 转换频率(TOF) 提高了40.4%, 为0.125 h^-1。     

纳米TiO_2/纤维复合材料的热辐射性能研究

基于静电纺丝技术和逐层自组装技术制备得到了组装层数分别为0、2、4和6的纳米TiO_2/纤维复合材料。基于SEM和FT-IR等性能测试与理论计算方法,获得了纳米TiO_2/纤维复合材料的结构和热辐射性能。在结构方面,随着TiO_2组装层数的增多,纳米TiO_2/纤维复合材料的平均纤维直径增大,TiO_2在组装层中的百分比也增大;在热性能方面,纳米电纺纤维组装TiO_2(2层)后,红外光谱透过率和辐射热导率均显著减小;随着组装TiO_2层数的增多,纳米TiO_2/纤维复合材料的辐射热导率得到了进一步的减小,指出了这是由于纳米TiO_2颗粒表现出很强的散射和吸收消光的结果。     

TiO_2纳米纤维的改性及其光催化性能研究

采用单针头静电纺丝技术,结合浓碱水热处理及煅烧过程制备出了具有特殊形貌的一维二氧化钛(TiO2)纳米纤维。通过SEM、BET、XRD和UV-Vis DRS等对其形貌、比表面积、晶型和吸光性能进行了表征。结果表明处理后纳米纤维具有"毛刺"状的特殊形貌,其比表面积随着煅烧温度的升高而降低,得到的TiO2纳米纤维为锐钛矿相。以罗丹明B为降解源,通过1h全波段光照降解实验结果表明,浓碱处理后煅烧温度为500℃时降解率最高,可达94.3%,是未处理TiO2纳米纤维的1.33倍。     

ZnCo_2O_4纳米颗粒的制备及其可见光催化性能研究

采用表面活性剂(CTAB)调制的方法成功制备尖晶石型Zn Co2O4纳米颗粒,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及紫外-可见(UV-Vis)分光光度计对采用CTAB调制与未采用CTAB调制制备的Zn Co2O4颗粒的结构、形貌以及催化降解性能进行了对比分析。结果表明,制备出的Zn Co2O4纳米颗粒平均粒径为15.6 nm,对刚果红可见光催化降解具有很好的光催化活性,降解效率高。     

氢气热处理对纳米TiO2可见光吸收性能的影响

在H2还原气氛中对纳米TiO2粉末进行热处理改性研究发现,氢气热处理改性后的样品中存在氧空位缺陷,使纳米TiO2的光吸收阈值红移.在试验条件下,最佳的处理温度在700℃左右,该温度下,锐钛矿型、金红石型和混晶型纳米TiO2的光吸收阈值分别为450、490和500nm.以甲基橙溶液为降解模型实验结果表明,改性处理后的样品在可见光下具有光催化活性.     

Cr掺杂纳米TiO_2的制备及其可见光催化性能

建立三个Cr掺杂TiO_2模型并计算了其电子结构。根据这些模型得到了相似的计算结果:掺杂Cr在TiO_2的禁带中引入带宽约为1.0 eV的中间能级,使其具有可见光响应特性。但是过多的Cr会成为光生电子-空穴对的复合中心,使掺杂TiO_2的光催化性能下降。在此基础上采用水热法制备了具有不同名义Cr掺杂浓度的纳米TiO_2粉体。结果表明,所制备的Cr掺杂纳米TiO_2均为锐钛矿型,比表面积为178-221 m~2/g,平均粒径为9 nm左右且粒径分布范围窄。Cr原子替代Ti原子进入了TiO_2晶格,不同名义Cr掺杂浓度样品均出现了对可见光的吸收。当原料中的Cr/Ti原子比为2%时Cr掺杂纳米TiO_2粉体具有最好的光催化性能,验证了理论计算结果。     

光热转换纤维的蓄热性能研究

采用红外测温仪和点温计等手段测试了碳化锆和三氧化二铝的红外线吸收性能，以及含有不同重量的聚丙烯纤维的光热转换性能和热性能。结果表明，碳化锆具有良好的近红外线吸收性能，而三氧化二铝具有良好的远红外线吸收性。含有4％碳化锆的纤维具有最大近红外线吸收功能，近红外线照射下的升温速度明显大于普通丙纶。     

氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜除铬性能研究

结合静电纺丝技术和溶胶-凝胶法制备了聚丙烯腈(PAN)@SiO_2纳米纤维膜,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对PAN@SiO_2纳米纤维膜进行氨基改性,成功制备出APAN@SiO_2复合纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等方法对纳米纤维膜的形貌、结构进行分析,利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对纤维膜的除Cr(Ⅵ)能力进行表征。结果表明:纳米SiO_2颗粒在PAN纳米纤维膜表面生长后,使得PAN纳米纤维膜的比表面积从8.76m~2/g增大到13.32m~2/g;APAN@SiO_2复合纳米纤维膜的机械性能优异;在Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为100mg/L、SiO_2溶胶-凝胶时间为6h、KH550体积分数为2%条件下,APAN@SiO_2复合纳米纤维膜除铬效果最好,最大吸附量达到112.6mg/g。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。循环吸附实验表明,APAN@SiO_2复合纳米纤维膜经过4次循环实验后,除铬效率依然保持在50%以上。     

AgX-TiO2纳米复合催化剂在可见光下的催化性能

以纳米带钛酸为二氧化钛的来源,通过离子交换-煅烧的方法制得了系列AgX(X=Cl,Br,I)/TiO2复合纳米材料。紫外可见吸收光谱表明,AgX/TiO2纳米复合材料在可见光400~470 nm范围内都有很好的吸收。以甲基橙(MO)的可见光降解为探针反应,结果表明:AgBr/TiO2与其他催化剂相比具有较高的光催化活性,在6 min内MO的降解率达到了80%。催化活性高的主要原因是AgBr与TiO2有更好的能带匹配,在光照下电子更易于转移到TiO2的导带上,减少了电子-空穴的复合。     

石墨烯纳米复合材料在电子转移及光电转换中的应用研究

石墨烯及其衍生物作为二维碳纳米材料可以有效地结合金属、半导体纳米粒子,同时,石墨烯及其衍生物与有机功能分子之间也可以通过共价或以π-π、静电等非共价形式发生相互作用.简述了石墨烯纳米复合材料的基本结构、制备策略、电子储存与转移以及能量传递特性,讨论了石墨烯纳米复合材料在光、电催化、电化学太阳能电池等领域中的研究应用进展.