CO_2在铜掺杂的TiO_2纳米管中的光催化还原研究

分别通过阳极氧化法和电沉积法制备了TiO_2纳米管及铜掺杂的TiO_2纳米管(CuxOy/TiO_2纳米管)复合材料。利用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能谱分析等手段对材料进行表征。结果表明:用阳极氧化法制备的TiO_2纳米管为锐钛矿型,平均管直径为90~110nm,平均管长为300nm左右;采用电沉积法制备的CuxOy/TiO_2纳米管中铜以CuO的形式存在。在密封悬挂式光催化系统中,研究不同浓度CuSO_4电镀液制备的CuO/TiO_2纳米管对CO_2的光催化还原行为。在500W氙灯光照的条件下,TiO_2纳米管和CuO/TiO_2纳米管还原CO_2的产物是CO和CH_4;TiO_2纳米管在光照6h时,CH_4的产率达到1.3×10~(-6)/(cm~2·h),而0.04mol/L CuSO4电镀液制备的CuO/TiO_2纳米管在同样条件下,CH_4的产量达到3.7×10~(-6)/(cm~2·h)。这说明CuO/TiO_2纳米管显著提高了CO_2的光催化还原效率。     

AgX(Cl,Br)-TiO_2复合材料光电化学研究

以阳极氧化法制备的高度有序TiO_2纳米管阵列作为基底,用沉积法在TiO_2纳米管上复合Ag Cl和Ag Br纳米颗粒形成Ag X-TiO_2异质结。采用XRD、FESEM等分析结果表征,结果表明:Ag Cl以厚度为50 nm、长度为1?m的片状结构堆叠分布,Ag Br的沉积过程较温和,沉积速度相对更慢,均匀分散在TiO_2纳米管表面;随着沉积次数增加,纳米管阵列表面形貌发生改变。光电化学研究表明:样品经过复合Ag Br后,可以有效提高TiO_2纳米管阵列的光电转化效率,当Ag Br沉积1次时,其光电转化效率达到2.67%,而复合的Ag Cl对于TiO_2纳米管阵列的光电效率改善效果欠佳。     

改进的二次阳极氧化法制备表面平整的TiO_2纳米管阵列

在钛基体上采用改进的二次阳极氧化法制得了结构规整均匀有序的TiO_2纳米管阵列。利用FESEM、XRD等对产品的微观形貌和结构晶型进行了表征和分析,通过光催化降解甲基橙评价了TiO_2纳米管阵列的光催化活性。研究结果表明,改进的二次阳极氧化法制备的TiO_2纳米管阵列克服了常规二次阳极氧化法制备的纳米管两次氧化的纳米孔道不重合的缺陷,制备出大面积表面平整的TiO_2纳米管阵列。     

Ag/TiO2纳米管阵列等离子体光催化剂的制备及性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列为基底,利用化学还原法制备了不同银(Ag)含量的Ag/TiO_2复合薄膜,并对其进行表征。结果表明,化学还原法有利于Ag纳米颗粒在TiO_2纳米管上的均匀分布,Ag能产生表面等离子体共振吸收,有效增强TiO_2纳米管阵列对可见光的吸收能力,Ag的修饰大幅度提高了TiO_2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,在光催化反应80min条件下,Ag含量为2%(wt,质量分数)制得的Ag/TiO_2复合薄膜光催化活性最佳,对气相苯的降解率达到97%。     

还原氧化石墨烯/TiO_2纳米管复合材料的制备及其光电催化还原CO_2的研究

采用阳极氧化法制备二氧化钛(TiO_2)纳米管,采用改良Hummers氧化法-浓碱法制备还原氧化石墨烯(RGO),采用阳极电化学沉积法制得RGO/TiO_2纳米管复合材料,以复合材料为反应阴极,以铂片(Pt)为反应阳极,光电催化还原二氧化碳(CO_2)为乙醇。并对制得的RGO/TiO_2纳米管复合材料进行了表征。结果证明:采用阳极电化学沉积法施加20V电压反应6h可有效制得RGO/TiO_2纳米管复合材料;以2%(wt.,质量分数)碳酸氢钠(NaHCO_3)水溶液为电解液,在紫外灯照射下施加1.5V电压,反应温度为50℃,反应时间为1h条件下,CO_2被还原为乙醇,产量为185.08nmol/(h·cm~2)。     

碳掺杂TiO2纳米管列阵的制备及其光催化性能的研究

采用电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管列阵,并在CO气氛中对TiO2纳米管样品进行焙烧.XPS研究表明,在CO中焙烧的样品产生了Ti-C峰,说明有C的掺杂.SEM及XRD衍射实验表明,随着焙烧温度的升高,C的掺杂加速了TiO2纳米管的晶型结构向金红石相的转变,管壁明显增厚.以亚甲基蓝为光催化实验降解对象,研究了C掺杂对TiO2纳米管的光催化性能的影响,发现在550℃下焙烧后的TiO2纳米管具有较好的光催化活性,C的掺杂能明显提高TiO2纳米管的光催化性能.     

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。     

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.     

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%。     

碳掺杂TiO2纳米管的制备和表征及在污水处理方面的应用

采用阳极氧化法制备了TiO_2纳米管,然后采用水热法在纳米管表面掺杂了更小纳米尺寸的碳。采用场发射扫描电镜和透射电子显微镜在5nm尺度下对复合纳米材料进行了表征,揭示了锐钛矿掺杂碳的复合界面机理。通过红外线吸收光谱测得掺杂碳的TiO_2纳米复合材料对可见光有更高的吸收能力。     

双通TiO2纳米管阵列膜制备及应用研究

双通TiO_2纳米管阵列膜的成功制备可有效提高TiO_2纳米管阵列膜的光催化活性,同时还可扩展其在太阳能电池、气体敏感器等方面的应用,具有很强的实际意义。在大量文献调研的基础上,综述了双通TiO_2纳米管阵列膜的阳极氧化制备方法及其在催化与制氢、氢敏特性、分子过滤等方面的应用进展,并侧重讨论了双通TiO_2纳米管阵列膜的分离机制。最后,对双通TiO_2纳米管阵列膜的后续发展方向和应用前景进行了展望。     

电解液体系对TiO_2纳米管阵列形貌及光催化性能的影响

采用阳极氧化法制备出TiO_2纳米管阵列,对比了3种电解液体系[(a)氢氟酸+硫酸+水、(b)氟化钠+甘油+水、(c)氟化铵+乙二醇]对纳米管阵列形貌及光催化性能的影响。结果表明:3种电解液体系中制备出了不同长径比的TiO_2纳米管阵列,样品经450℃热处理后,主要为锐钛矿相TiO_2,同时具有良好的紫外光吸收能力,并在可见光范围内产生不同程度的波动。其中电解液(b)制备出的纳米管因具有合适的长径比而表现出优异的光催化降解气相苯的性能。     

掺杂TiO_2纳米管的润湿性能与体外生物活性(英文)

以低模量钛合金(Ti35Nb和Ti35Nb15Zr)为阳极氧化基材,采用表面阳极氧化方法制备出铌元素和锆元素掺杂的非晶TiO2纳米管阵列,比较了掺杂前后纳米管的润湿性能与体外生物活性.实验结果表明,加入铌和锆元素可减小TiO2纳米管的管径,并有助于增大TiO2纳米管的长度.TiO2纳米管表现出与未氧化前的金属基材所不同的疏水行为.掺杂TiO2纳米管的润湿性随着掺杂元素的变化而变化,铌元素的掺杂可使TiO2纳米管的润湿性改善,铌元素和锆元素共同掺杂对润湿性的改善作用更明显.在模拟体液(SBF)中浸泡后,掺杂TiO2纳米管可快速诱导磷灰石的形成.铌锆元素共同掺杂的纳米管在初始浸泡阶段呈现较快的磷灰石沉积速率.上述研究结果表明,可以通过基材合金化设计来调控或修饰材料表面的亲水或疏水性能,从而探索掺杂TiO2纳米管的生物学性能。     

暴露高活性晶面的TiO2纳米管的制备及生物活性

采用多次阳极氧化技术,在金属钛表面制备(001)晶面族择优生长的TiO_2纳米管阵列,研究电解液成分对锐钛矿TiO_2不同晶面相对比例的影响并考察其生物学活性。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法分析纳米管阵列的形貌特征和晶体结构,通过生物矿化CaP盐的沉积和蛋白吸附实验评价样品晶面对生物活性的影响。结果表明:通过改变电解液中H_2O的含量,能够便捷调控锐钛矿TiO_2纳米管中不同晶面的相对比例。当H_2O含量为2%(体积分数)时,制备得到的TiO_2纳米管阵列(004)晶面的织构系数T_c(004)可达4.76。而具有(001)优势晶面族的TiO_2纳米管,在类人体环境中能够为生物矿化和蛋白吸附提供更多的活性位点,加速羟基磷灰石的沉积并增加蛋白吸附量,表现出更优异的生物学活性。     

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。     

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。     

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。     

MnO_2/TiO_2复合物电极的制备及超级电容性能

采用水热法在阳极氧化的TiO_2纳米管阵列上修饰MnO_2,制备MnO_2/TiO_2复合物电极,并组装为对称超级电容器。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:MnO_2以纳米颗粒形态均匀分布在TiO_2纳米管阵列管口和内部,充放电电流密度在1A/g下时,比电容为429.3F/g,经5 000次循环后的电容保持率为82.4%。MnO_2/TiO_2对称超级电容器在电流密度5A/g下充放电比电容为39.9F/g,经5 000次循环后的电容保持率为91.5%;功率密度400 W/kg下,能量密度为18.98 Wh/kg。阳极氧化的TiO_2纳米管阵列既可做MnO_2的载体,基底Ti又可做集流体,减轻了超级电容器的质量,为制备超级电容器提供了一种思路。     

N, α-Fe2O3共掺杂TiO2纳米管阵列的制备及其光电催化还原CO2性能研究

采用二次氧化法制得二氧化钛(TiO_2)纳米管(NTs)阵列(TiO_2NTs),并采用氮(N)、铁(Fe)对其进行改性,制得N、氧化铁共掺杂TiO_2NTs阵列(N-Fe_2O_3N/TiO_2NTs),并对N-Fe_2O_3N/TiO_2NTs的化学组成、结构和催化性能进行测试。研究结果表明,在0.075mol/L浸渍浓度条件下制得的N-Fe_2O_3N/TiO_2NTs有最优的光吸收能力,其在500nm的最高吸光度1.5Abs;主要还原产物一氧化碳(CO)产率最高可达140×10-6/(cm~2·h),比纯TiO_2NTs的产率提高了约8倍,光电流效率达到87.45%。     

阳极氧化TiO_2纳米线生长研究

采用NH4F-乙二醇-H2O溶液体系的电化学阳极氧化法,在金属钛基板上形成厚度为0.9~36μm的TiO2纳米管阵列。研究了阳极氧化电压、氧化时间及电解液的组成对TiO2纳米管阵列结构的影响。结果表明,当醇水体积比为39∶1时,60V电压下氧化2h,TiO2纳米管顶部的氧化层在缺陷处发生二次击穿溶解,产生自组装的孔核,场助溶解驱动力使纳米管顶部在孔核处沿管轴向垂直劈裂,形成直径20nm、长度可达几微米的TiO2纳米线。