TiO2纳米管阵列膜的制备及对304不锈钢的光生阴极保护效应

应用电化学阳极氧化法在Ti表面构筑不同的TiO2纳米管阵列膜。采用XRD、SEM、XPS表征薄膜的结构、形貌和组成。通过电化学阻抗谱及电位随时间变化的测试,考察TiO2薄膜的光生阴极保护效应。结果表明薄膜主要由锐钛矿型的TiO2纳米管阵列组成,当304不锈钢耦连于紫外光照下的TiO2薄膜电极时,其界面反应电阻变小,电极电位显著降低,说明TiO2纳米管薄膜能够对不锈钢产生良好光生阴极保护效应,特别是掺Fe的TiO2薄膜在光照时可使不锈钢电位降低约450mV,而且在暗态时也能较长时间保持对不锈钢的阴极保护作用。     

TiO2纳米管阵列薄膜的水热晶化

首先在KF和乙二醇的混合溶液中利用阳极氧化技术在钛基底表面制得了一层排列整齐、形貌均一的TiO₂纳米管阵列薄膜,然后将制得的薄膜进行水热处理,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等表征手段研究了水热处理温度和时间对TiO₂纳米管阵列薄膜表面形貌、结晶度以及管状结构的影响。结果表明:水热处理即使在较短的时间内（如3 h）也可在较低温度下（如210℃）使TiO₂纳米管阵列薄膜由无定形转变为锐钛矿型结构;提高水热处理温度或延长水热处理时间均可提高薄膜的结晶度,但同时纳米管管壁结晶度增加会使管内径变小甚至堵塞,从而破坏管状结构。     

TiO2纳米管阵列的制备及催化活性研究

以阳极氧化方法制备的高度有序的TiO2纳米管阵列材料作为催化剂,在波长254nm和365nm的紫外光照射下光催化降解含苯胺水体,并考察了影响苯胺水体光催化降解的各种因素。结果表明,当苯胺浓度为0.33mmol/L、pH=7、紫外光波长λ=254nm和反应时间为120min时,苯胺的降解率可以达到99%;延长反应时间,增加紫外光入射能量和通入一定量空气能够提高催化剂的催化活性;另外苯胺水样中含Fe3+也能有效提高苯胺水样的降解率。     

甘油/DMF混合体系中TiO2纳米管阵列的制备及表征

采用电化学阳极氧化法,以甘油/DMF混合溶液为电解质,在纯钛表面制备了一层排列紧密、结构规整的TiO2纳米管阵列。讨论了氧化电压、电解液中DMF比例、电解液中水含量和电解液重复使用对TiO2纳米管阵列形貌的影响,并且从阳极氧化过程中电流-时间曲线出发分析了混合体系中阳极氧化的形成特征。研究表明,氧化电压越高所制备的纳米管管径越大,但是管长与氧化电压之间不呈线性关系;电解液中DMF比例增加不利于纳米管形成;电解液中水含量越高,纳米管管径越大,表面的覆盖物越多,最佳的水含量为1%(体积分数)。经450℃热处理2h后TiO2纳米管阵列的结构由无定形转变为锐钛矿型。     

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。     

纳米SnO2/TiO2复合粉体制备及其红外特性研究

以溶胶-凝胶方法制备纳米SnO2/TiO2复合粉体,并用XRD、TEM等方法对其进行了表征,给出了相关的工艺参数.研究了纳米SnO2及SnO2/TiO2复合材料的红外吸收特性.结果表明,本文制备的纳米SnO2/TiO2复合材料在4000～1500cm-1和1000～400cm-1范围内有较好的红外吸收.     

TiO2纳米管阵列薄膜光电催化降解甲基橙染料废水

采用电化学阳极氧化法在纯钛表面制备出TiO2纳米管阵列,应用FE-SEM和XRD表征其形貌。以该纳米管陈列薄膜为光阳极,比较了光解、光催化和光电催化对甲基橙溶液降解效率的差异,研究了pH值和外加偏压对甲基橙降解效率的影响,并建立了光电催化氧化反应的一级动力学模型来描述产生这种效果的主要因素。结果表明,在光电催化氧化体系中,TiO2纳米管阵列薄膜对甲基橙具有显著的降解作用;溶液中的电解质、溶液的pH值和外加偏压是影响光电催化效果的关键因素;最佳的降解条件为电解质存在下、pH值为3、外加偏压为1.5V,在该条件下紫外灯照射80min后降解率可达100%。     

TiO2纳米管阵列膜对牛血清白蛋白的吸附与脱附

采用电化学阳极氧化法以含氟的乙二醇溶液为电解液阳极氧化纯钛制备出排列规则的高长径比TiO2纳米管阵列膜,并用扫描电镜(SEM)、比表面积仪表征了TiO2纳米管阵列膜的形貌和比表面积。结果表明,所制得的TiO2纳米管阵列的管径约180nm,管长可达230μm,比表面积约59.8m2/g。以牛血清白蛋白(BSA)为药物蛋白分子的模型,并研究了TiO2纳米管阵列膜对BSA的吸附和脱附行为,考察了溶液pH值、BSA初始浓度和溶液离子强度对BSA吸附的影响与吸附态的BSA在不同pH值的PBS溶液中的释放行为。结果表明,BSA分子在其等电点(pH值=4.8)附近较容易吸附到TiO2纳米管上,吸附量随着BSA初始浓度的增加而增加,较高的离子强度会降低BSA的吸附,碱性条件下吸附态的BSA容易从TiO2纳米管上脱附,并由于纳米管的扩散限制效益呈现一定程度的缓释。     

复合电沉积制备SnO2/TiO2薄膜及其光电催化性能

为了寻求廉价、高效和稳定的光催化剂,用复合电沉积技术在紫铜片上制备了Sn/TiO2薄膜,经300℃热氧化使之形成SnO2/TiO2复合电极.利用SEM,XRD对薄膜进行了表征,以甲基橙为模型化合物,对复合电极的光催化和光电催化性能进行了测定.研究表明:该薄膜由0.3~1μm的颗粒构成,每个颗粒又由纳米晶粒形成;电极具有多孔结构,膜中的SnO2以两种不同的晶体结构存在;在薄膜质量相等的情况下,SnO2/TiO2薄膜的光催化活性是纯TiO2粒子膜的2.87倍;外加一定偏压下,其催化性能大幅度提高.     

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。     

TiO2纳米管阵列在模拟体液中诱导nHA沉积行为的研究

采用电化学阳极氧化法在钛金属表面制备了具有不同管径尺寸的TiO2纳米管阵列(TiO2nanotubearray,TNT)涂层。实验中通过模拟体液(simulatedbody fluid,SBF)浸泡法制备了纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHA)/TNT复合涂层,并研究了nHA在纳米管表面生成的过程和机理。Ti—OH基团是HA在TNT表面成核的诱因,TiO2与HA晶体构成的晶格匹配结构能够促进HA的成核速率,锐钛矿和金红石混合相的TNT涂层诱导nHA生成的能力明显强于无定型的TNT涂层。涂层的润湿性受控于纳米管的管径尺寸,并能够影响nHA形成的速率,增强纳米管的亲水性有利于HA的沉积。     

玻璃基底TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能研究

提高二氧化钛纳米管阵列电极的机械稳定性,改善电极的透光性能,有助于提高其光电催化性能,拓展电极的应用范围.通过室温射频溅射方法在玻璃基底上溅射一层金属钛膜,然后在含0.5%HF的电解液,10V阳极氧化电压下进行阳极氧化,得到玻璃基TiO2纳米管阵列电极.扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明,玻璃基表面形成了孔径为20～30nm,管长约130nm排列有序的锐钛矿型TiO2纳米管阵列.光电性能测试表明,玻璃基TiO2纳米管阵列与金属钛基TiO2纳米管阵列表现出相似的光电催化性能,明显优于磁控溅射制备的TiO2薄膜.     

TiO2/SnO2纳米晶膜的制备及其电学性能研究

采用丝网印刷的方式制备了TiO2纳米晶薄膜,然后在其上采用浸泡的方式制备了SnO2纳米晶薄膜,形成TiO2/SnO2膜结构的光阳极并应用于染料敏化太阳能电池。用SEM对样品进行了结构形貌分析,用电化学工作站研究表征了SnO2的浸泡溶液浓度和浸泡时间对光阳极的调制改性作用。SEM分析表明在TiO2纳米晶薄膜表面生长的SnO2纳米晶薄膜晶粒比TiO2更加细小,电学性能研究表明TiO2薄膜经过0.4 mol/L SnO2溶液浸泡处理50 min能对TiO2薄膜的结构及性能起到很好的改善作用,电池的光电转化效率提高了约7%。     

TiO2-VOx纳米复合膜制备及耐腐蚀性研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术在316L不锈钢(316Lss)表面构筑纳米TiO2,TiO2/TiO2-VOx/TiO2复合膜,应用AFM和XRD表征膜的形貌及结构,并用光、电化学方法测试复合膜在0.5 mol/L NaCl溶液中暗态或紫外照射下的耐腐蚀性能,结果表明TiO2/TiO2-VOx/TiO2复合膜具有双重保护功能,即在紫外光照下可以起到光生阴极保护的作用,特别是当停止光照后,光生电位仍可维持在较低的电位长达6h以上;作为覆盖层纳米复合膜又可作为良好的阻挡层显著提高金属的耐腐蚀性.     

C/SnO2/TiO2纳米复合物的制备及其电化学性能研究

通过碳化吸附在SnO2/TiO2电极上的葡萄糖制备出C/SnO2/TiO2纳米复合电极材料。采用晶体粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等手段对复合电极进行了表征。将复合电极作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安和计时电位法研究了其电化学性能。结果表明,在大的电流密度200μA·cm-2下循环30次后,放电容量仍保持在120.1μAh·cm-2。相比SnO2/TiO2电极,C/SnO2/TiO2复合电极电化学性能显著提高,交流阻抗谱图也显示C/SnO2/TiO2纳米复合材料拥有更低的电荷转移电阻。     

阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列作为锂离子电池负极的研究进展

阳极氧化法制备的三维有序TiO2纳米管阵列在光催化、光伏器件及半导体等研究领域中的应用研究较为广泛,而在锂离子电池中作为负极材料的文献报道则比较少。实际上,三维有序TiO2纳米管阵列作为锂离子电池的负极活性材料时,具有比表面积大,锂离子扩散距离短,无需额外的粘结剂和导电剂等诸多优点,故已成为近几年来的国际研究热点之一。本文首次综述了阳极氧化法制备的三维有序TiO2纳米管阵列作为锂离子电池负极活性材料的最新研究进展。     

Zn/TiO2纳米管复合电极光电化学性能研究

利用计时电流法制备了纳米金属Zn/TiO2纳米管(Zn/TNT)复合电极,采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对纳米管形貌和结构进行了表征,通过Mott-Schottky分析法研究了复合电极的载流子浓度与平带电势的变化。结果表明,Zn负载促使纳米管平带电势负移,适量Zn沉积可以提高载流子浓度,而在160W高压汞灯光照条件下,Zn/TNT光电流响应亦明显优于TNT。     

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。     

TiO2/CuInS2复合纳米棒阵列的制备及其光电性能

采用两步溶剂热法在氧化氟锡(FTO)导电玻璃基底上制备了CuInS2敏化TiO2纳米棒阵列复合薄膜光阳极.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了复合阵列薄膜的晶体结构和表面形貌,同时采用紫外可见吸收分光光度计(UV-Vis)及光电流电压(I-V)曲线研究了CuInS2敏化TiO2纳米阵列薄膜的光学及光电化学性质.研究结果表明,TiO2纳米棒阵列薄膜被CuInS2敏化后在可见光区的吸收有明显的增强.在模拟太阳光照射下(100 mW/cm2),利用这种复合薄膜作为光阳极组装的量子点敏化太阳能电池的开路电压为0.29 V,短路电流密度为0.15 mA/cm2,具有一定的光电转换能力.