多孔钛表面TiO_2纳米管的阳极氧化制备及光催化性能(英文)

对多孔钛表面制备TiO2纳米管的阳极氧化工艺进行研究。在两种电解质溶液中采用阳极氧化法分别对多孔钛和钛箔进行表面处理。一种电解质溶液是含有0.5%HF的冰醋酸,另一种电解质溶液是含有0.5%NH4F(质量分数)的乙二醇溶液(醇水体积比4:1)。结果表明:两种方法在钛箔上都可以生成TiO2纳米管,而多孔钛表面只能在NH4F电解质溶液中生成纳米管,HF溶液中过高的电流密度是纳米管在多孔钛基体上难以生成的主要原因。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不同基体上的TiO2纳米管进行表征,相比钛箔基体上的纳米管管壁,多孔钛上的纳米管管壁更薄。对所制备的TiO2热处理研究表明,锐钛矿相在400°C时形成,并在700°C完全转变为金红石相。经450°C热处理样品的光催化性能最好。光催化性能也受到多孔钛孔隙率的影响,在孔隙率为60%时光催化性能最好。     

两段式阳极氧化法制备大管径TiO2纳米管

应用电化学阳极氧化方法,在自选的电解液中,通过调节氧化电压和氧化次数制备不同管径的TiO2纳米管。其管径可分别控制在50,100和200nm左右。其中50和100nm范围的纳米管是一次氧化所制得。通过再次氧化突破了一次氧化对尺寸的限制,所制得纳米管的最大管径达到280nm。实验证实,在一定的电压范围内,通过调节阳极氧化的电压可以控制TiO2纳米管的管径大小。但是,在本实验的电解液条件下,在一次氧化过程,通过调节电压制备出的纳米管最大管径只能达到120nm。采用两次氧化能将TiO2纳米管的管径扩大到更大的尺寸,可以扩展TiO2纳米管的应用范围。     

阳极氧化法制备TiO_2纳米管形成机制

采用阳极氧化法在纯Ti表面制备了TiO2纳米管。根据电流-时间(I-t)曲线,结合不同阶段Ti表面的FE-SEM照片,将TiO2纳米管的形成过程分为4个阶段,即氧化膜生成阶段、氧化膜化学溶解和生成阶段、纳米管生成阶段、纳米管稳定阶段。整个过程中发生两个基本的反应,其中TiO2的生成为电化学反应过程,而TiO2的溶解为化学反应过程。通过这两步反应,完成TiO2纳米管形成的一个基本周期。循环发生这两步反应,有序的TiO2纳米管形成。TiO2纳米管成节状,结合上升的生长反应可知,每一节的形成代表上述两个反应循环发生一个周期。     

WO3修饰TiO2纳米管阵列制备、表征及光催化活性

利用化学浴沉积 (CBD) 结合热解工艺制备了WO₃修饰TiO₂纳米管 (WTN) 阵列, 且WTN阵列分布均匀。通过改变沉积时间可调整WTN的钨含量。利用SEM、EDX、XRD对WTN进行了表征。结果表明,阴极氧化后,TiO₂纳米管生长于钛体基体上,纳米管的内径为90~120 nm, 外径为120~160 nm,壁厚在30~60 nm范围,长约39 μm。经C. I.硫化红14的有效去除证实, 修饰TiO₂纳米管的WO₃增强了WTN光催化活性, 在可见光照射下,所制备复合膜光催化活性优于未修饰纳米管阵列 (TN)。     

阳极氧化制备工艺对TiO2纳米管阵列显微形貌的影响

为改善TiO_2纳米管阵列结构有序性和形貌完整性,以NH4F-丙三醇-水溶液为电解液,采用一次阳极氧化法和二次阳极氧化法在Ti片表面制备TiO_2纳米管阵列,借助扫描电子显微镜和原子力显微镜,研究一次阳极氧化电压、二次阳极氧化法制备过程中阳极氧化电压和一次阳极氧化时间以及退火温度对TiO_2纳米管阵列显微形貌的影响。结果表明,采用一次阳极氧化法在5~25 V电压下阳极氧化Ti片120 min后均可制得有序排列的TiO_2纳米管阵列,纳米管外侧面具有\"竹节状\"结构特征,纳米管平均管径和管间距随氧化电压升高而增大;一次阳极氧化法在20 V/120 min下制得的TiO_2纳米管阵列相对较优,其表面平整度高。在相同氧化电压下采用二次阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列不能有效改善阵列的有序程度和表面平整度。600℃退火会促进TiO_2纳米管层/钛金属界面处的热氧化物层生长。     

改性TiO2纳米管阵列电极的光电化学性能研究

近年来,掺杂改性的TiO₂纳米管作为光催化材料的研究受到广泛关注。本实验采用阳极氧化法在Ti板表面制备规则有序的TiO₂纳米管,通过在电解液中直接添加含Fe、N元素的化学试剂对其进行掺杂改性。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱对TiO2纳米管进行表征,确定TiO₂纳米管的最佳制备条件。最后利用瞬态光电流曲线、开路电位曲线、线性伏安扫描曲线对其光电化学性能进行比较。研究发现,1%的Fe元素掺杂材料具有更好的光电响应,光照时开路电位可达0.345 V;9%的N元素掺杂材料具有最好的光电活性,光照时开路电位可达0.3 V。     

阳极氧化法制备TiO2膜在模拟深海热液区的耐腐蚀性能

以恒压阳极氧化方法在钛基体上制备TiO₂氧化膜,使用水热釜模拟深海热液区的条件研究其耐腐蚀性能。采用XRD、SEM、接触角测定仪对氧化膜以及腐蚀试样产物进行晶型、表面结构、化学成分和亲疏水性能测定,使用动电位扫描方法对其进行极化曲线测试。结果表明,钛试样和阳极氧化钛试样在模拟深海环境条件下,经过腐蚀反应在表面都生成了一层非致密的TiO₂ 膜,对基体并不能起到保护作用,而阳极氧化生成的致密TiO₂ 膜对基体能够起到很好的保护作用。经腐蚀后钛试样表面有TiH₂相的形成,腐蚀电位负移0.45 V。而阳极氧化钛试样表面没有TiH₂相的形成,且腐蚀电位负移较小,表现出良好的耐腐蚀性能。     

复合电解液中TiO2纳米管阵列的制备及光生阴极保护性能

采用二次阳极氧化法在3种不同的含氟电解质 (F^-、BF₄^-、F^--BF₄^-) 中制备了 TiO₂纳米管阵列。通过SEM、XRD、UV-vis DRS、PL 等手段对所制备的 TiO₂纳米管阵列形貌、结构、光响应能力以及光生载流子分离效率进行对比研究,同时在开闭可见光条件下进行光电化学性能测试。结果显示,用含NH₄F、NH₄BF₄和H₂O 的乙二醇复合电解液制备的TiO₂纳米管阵列相比于传统单种含氟电解液,具有更规整的结构,光吸收更强,光生载流子分离效率更高,对304不锈钢具有更好的光生阴极保护作用。     

纯钛表面微米级多孔TiO_2薄膜的制备及形成机制

研究了阳极氧化电压、氧化时间和电解液的浓度对纯钛表面形成的阳极氧化薄膜形貌的影响。在氧化电压为20V,HF溶液浓度为0．5％（质量分数,下同）,氧化时间为60min的条件下,可在纯钛表面获得分布比较均匀的微米级多孔氧化膜,孔径为1．5-2．2μm。经500℃,1h处理后,该薄膜成为锐钛矿结构的TiO2。可以通过控制工艺参数,使得TiO2钝化膜的局部溶解速率大于形成速率来获取这种微米级多孔TiO2薄膜。     

TiO2 纳米管的阳极氧化制备及改性应用研究综述

详细调研了新型TiO2纳米管在国内外的研究现状,根据阳极氧化法制备纳米管的电解液成分发展历程,重点介绍了在不同电解液体系中制备TiO2纳米管阵列的具体条件,并对其所生成TiO2纳米管的形貌和结构进行了比较。同时详细叙述了TiO2纳米管在染料敏化太阳能电池、光催化剂、传感器、超级电容器等领域的应用情况,并针对TiO2纳米管带隙窄、光催化率低等问题,通过改变制备条件、贵金属沉积、复合半导体、离子掺杂等方法对TiO2纳米管进行改性,提高TiO2纳米管性能。介绍了其在相应领域改性的研究进展。研究表明,经过修饰的TiO2纳米管,其光电特性、催化特性、传感特性及灵敏度和稳定性等都得到了一定的改善。最后提出了目前存在的问题,展望了TiO2纳米管应用的发展趋势。     

Preparation of TiO2 nanotube on glass by anodization of Ti films at room temperature

In order to fabricate titania nanotubes on glass substrate, Ti thin films (700-900 nm) were first deposited by radio-frequency(RF) magnetron sputtering and then anodized in an aqueous HF electrolyte solution at room temperature. The morphology and structure of the nanotubes were identified by means of field emission scanning electron microscopy(FE-SEM) and X-ray diffractometry(XRD). The effects of anodization parameters (concentration of electrolyte, applied voltage) on nanotube morphology were comprehensively investigated. The results show that the dense and crystalline Ti film can be obtained on the unheated glass substrate under the sputtering power of 150 W, and the anodization current and voltage play significant roles in the formation of titania nanotube with different tube sizes.     

阳极氧化法制备多孔氧化铝模板

采用阳极氧化法,以硫酸为电解液制备了多孔氧化铝模板。讨论了氧化电压和电解液温度对多孔阳极氧化铝膜的孔径的影响。试验结果表明,当氧化时间为6h时,氧化膜厚度达到最大值35．6μm。XRD分析结果证实,多孔氧化铝膜由非晶态的Al2O3组成。     

Fabrication and photocatalytical properties of flower-like TiO2 nanostructures

Three-dimensional(3D)flower-like anatase TiO2 nanostructures and flower-like titanate nanostructures were successfully synthesized via hydrothermal synthesis followed by post-treatment from titanium powder.The flower-like anatase TiO2 nanostructures were characterized in detail with scanning electron microscopy(SEM),X-ray diffraction(XRD),UV-vis spectrum and nitrogen adsorption-desorption measurement,respectively.It is found that the flower-like TiO2 nanostructures have a high specific surface area and a large light-harvesting efficiency.The photocatalytical activity of the flower-like anatase TiO2 nanostructures was determined by degradation of methylene blue in aqueous solution,and was compared with commercial P25 titania.It is revealed that the photocatalytical activity of the flower-like anatase TiO2 nanostructures is enhanced a lot.The apparent rate constant of the flower-like anatase TiO2 nanostructures is almost 2 times that of P25 titania.     

超薄多孔钛板的分形表征

采用4种不同粒径范围的氢化脱氢钛粉末作为原料,采用松装烧结法成功制备出孔隙率为43.9%～46.1%、厚度为0.25 mm超薄多孔钛板。采用分形理论对多孔钛板SEM照片的孔隙面积进行分析,研究了孔隙分形维数与不同粒径制备的多孔钛板力学性能和微电阻性能之间的关系。结果表明,不同粒度范围粉末制备的烧结多孔钛板均表现出明显的分形特征,其孔隙分形维数值为1～2,且各分形维数相关系数高达99%以上。随着粉末粒度的降低,样品的分形维数及其相关系数也随之提高。随着分形维数的增加,多孔钛板的抗拉强度和微电阻也随之增加。     

Preparation and oxygen-sensing properties of TiO2 porous thin films on alumina substrate

The titanium dioxide sols were synthesized with tetrabutyl titanate as precursor, diethanolamine（DEA） as complexing agent , polyethylene glycol （PEG） as organic template. The porous films were prepared by sol-gel method, The structures and morphology of the titanium dioxide porous films were characterized by FE-SEM. The formation mechanism of TiO2 porous films and the relation between the porous structure and oxygen-sensing properties of TiO2 films were studied. Ordered structure was formed by assembling between TiO2 colloid particles and the template molecules. PEG molecules acted on TiO2 colloid particles by hydrogen bond and bridge oxygen. The porous structure was formed after the organic template was decomposed when calcining the films. The diameter, amount and distribution of the pores in the films are related with the content of PEG. The pore diameter increases with increasing of content of PEG and the pore density reaches the maximum at certain content. Oxygen-sensitivity and response speed of porous TiO2 films are improved compared with films without pores. Both the sensitivity and response speed increase with the increasing of pore diameter and pore density. Oxygen-sensitivity reaches 3 order of magnitude at 800 ℃. Its response time from H2/N2 to O2/N2 atmosphere and vice versa is about 0.11 s and 0.12 s respectively. Although the sensitivity and response speed increase, the resistance-temperature properties of porous films are not notably improved with the increasing of the content of PEG.     

草酸中阳极氧化铝纳米孔洞形成的稳定性(英文)

研究在金属铝阳极氧化过程中外加电压对于纳米阳极氧化铝孔洞形成稳定性的影响。恒定外加电压下的金属铝阳极氧化是制备纳米孔洞阳极氧化铝材料的常用方法。金属铝阳极氧化的实验结果分析主要基于THAMIDA模型和SINGH模型。经分析发现:在pH=0.96的草酸溶液中进行阳极氧化,纳米氧化铝的孔间距与外加电压之间呈线性关系(2.24 nm/V)。此实验规律与THAMIDA模型的预测完全符合。另一方面,氧化铝纳米孔在60V电压以上不稳定形成。SINGH模型能预测此失稳区域的存在。此外,在低电压下(≤30V)阳极氧化铝孔洞亦呈现不稳定形成。但是,现有理论没有预测这类失稳区域的存在。     

Ti3AlC2/Cu复合材料的制备及其性能研究

采用粉末冶金的方法在1000℃和30 MPa的热压条件下,烧结制备了以Ti3AlC2为增强相的Ti3AlC2/Cu复合材料,研究了增强相含量(10%～40%)对复合材料的显微结构、抗弯强度、硬度和电阻率的影响.结果表明:Ti3AlC2能够有效增强铜,当Ti3AlC2含量为30%时,增强效果最佳,复合材料的抗弯强度达1033 MPa,最大形变为2.5%,增强相含量继续增加时,复合材料的强度反而降低;随着增强相含量的增加,复合材料渐趋脆性断裂,同时复合材料的电阻率基本呈线性升高.     

NaCl包覆/氢化脱氢联合法制备超细钛粉及其性能

以海绵钛为原料,采用经过氢化破碎、阻止剂包覆、真空脱氢以及阻止剂脱除的方法制备超细钛粉。采用TEM、SEM以及激光粒度测试等手段研究制备过程中工艺参数对钛粉形貌、粒度及氧含量的影响,探讨阻止剂的晶粒长大抑制机理。结果表明:海绵钛在700℃、2 h渗氢后经过球磨5 h,粉末中位径(D50)达到2.61μm,以NaCl为阻止剂对氢化粉末进行包覆,经630℃、2 h脱氢并脱除阻止剂后,制得的超细钛粉呈不规则形状,中位径达6.16μm,氧含量为0.89%(质量分数);阻止剂的引入造成钛粉氧含量的微量增加;通过阻止剂包覆,在粉末颗粒表面形成厚度为5~10 nm的隔离层,阻碍了加热过程中Ti颗粒表面的原子扩散,从而阻止加热脱氢过程中粉末颗粒的长大。     

电磁性能可调控金属陶瓷Y2Ti2O7/Fe的制备与表征

采用固相反应与真空烧结先后制备Y2Ti2O7粉末与Y2Ti2O7/Fe金属陶瓷。XRD分析表明,所得Y2Ti2O7粉末为纯相,Y2Ti2O7/Fe金属陶瓷化学性质稳定,金属相与陶瓷相之间无界面反应产物。在10 MHz^1 GHz频段进行测试,发现Y2Ti2O7/Fe金属陶瓷的逾渗阈值处于Fe含量20%~30%(体积分数)之间。当Fe含量低于逾渗阈值时,介电常数、交流导电和磁导率均随Fe含量的增加而增加。当Fe含量超过30%时,金属陶瓷电抗与交流电导率发生突变,在整个测试频段都呈现负介电常数。Fe含量为40%的样品的磁导率在整个测试频段内小于1,且随频率增加不断下降,应归因于逾渗导电网络导致的抗磁性。在频率大于1 GHz时可能出现负磁导率,即实现电磁性能的双负性。