二次阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列及光催化性能研究

采用二次阳极氧化法制得高度有序的TiO2纳米管阵列,并与一次阳极氧化法制备TiO2纳米管的形貌和光催化活性进行了比较。利用FESEM和XRD表征分析纳米管阵列的形貌和结构。研究结果表明:二次阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列克服了一次阳极氧化法制备的TiO2纳米管的表面粗糙有絮状物、管长不均等缺陷,制备出表面平滑,长度均匀的TiO2纳米管阵列,相同条件下与一次阳极氧化制得的TiO2纳米管的光催化降解速率进行对比,前者比后者提高了近一倍。     

高度有序TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

室温下在NH4F、乙二醇的混合溶液中采用阳极氧化法在纯Ti片表面得到一层结构高度有序、分布均匀、垂直取向TiO2纳米管阵列,通过调整阳极氧化工艺条件可实现对其结构参数(如管径、管壁厚度、管长等)的有效控制;对TiO2纳米管阵列进行扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)检测;测试了TiO2纳米管降解甲基橙的光催化性能。结果表明:在优化条件下制备得到了高密度排列的TiO2纳米管阵列;在500 W高压汞灯照射40 min后,初始摩尔浓度为20 mg·L-1的甲基橙在pH=2.0时,降解率达到99.4%,溶液中加入H2O2可以提高TiO2纳米管光降解催化活性。     

二氧化钛纳米管阵列制备和光催化降解甲基橙

采用电化学阳极氧化的方法,以氟化铵水溶液为电解液,在纯钛表面制备了TiO2纳米管阵列。以甲基橙为模拟污染物,考察了TiO2纳米管阵列光催化降解效果。结果表明,TiO2纳米管阵列催化降解效果要好于TiO2薄膜电极,60、120和180 min时,降解率分别为56%、88%和100%;而TiO2薄膜电极的降解率分别为43%、76%和91%。在此基础上,考察了阳极氧化电压、氧化时间和焙烧温度对阳极氧化过程的影响规律。结果表明,阳极氧化电压在10～25 V,氧化时间在1～2 h,焙烧温度在500℃时所制备的TiO2纳米管阵列光催化降解性能最好。     

Pt纳米颗粒修饰TiO2纳米管阵列的合成及其光电化学性能

采用阳极氧化法在含0.4 mol/L HF的乙二醇电解液中制备高度有序的一维TiO2纳米管阵列,并采用柠檬酸溶剂热还原法在TiO2纳米管阵列表面沉积Pt纳米颗粒,研究Pt纳米颗粒对TiO2纳米管阵列光电化学性能的影响,对纳米管的结构、形貌、成分进行了表征,采用电化学工作站对沉积前后的TiO2纳米管阵列进行循环伏安扫描,并用5 W紫外LED灯对不同沉积条件下样品的光电流进行测试. 结果表明,所制TiO2纳米管排列整齐,管径均匀,约为150 nm,壁厚约20 nm,管长约为20 mm;尺寸约20 nm 的Pt纳米颗粒在纳米管内部分布均匀,Pt以单质形式存在. Pt沉积可提高TiO2纳米管的电化学活性,并明显增加TiO2纳米管对紫外光的吸收能力和光电流响应,Pt纳米颗粒的沉积温度为100℃时具有最大光电流响应,最高瞬时光电流值为289.84 mA.     

二氧化钛纳米管阵列制备和光催化降解亚甲基蓝

采用电化学阳极氧化的方法,以氟化铵水溶液为电解液,在纯钛表面制备了TiO2纳米管阵列。以亚甲基蓝为模拟污染物,考察了TiO2纳米管阵列光催化降解效果。结果表明,TiO2纳米管阵列催化降解效果要好于TiO2薄膜电极,当降解时间为1h、2h、3h和4h时,降解率分别为57.84%、86.44%、93.66%和95.72%;而TiO2薄膜电极的降解率分别为50.18%、76.27%、87.31%和91.53%。在此基础上,考察了阳极氧化电压、氧化时间和焙烧温度对阳极氧化过程的影响规律。结果表明,阳极氧化电压在25V,氧化时间在1h,焙烧温度在500℃时所制备的TiO2纳米管阵列的光催化降解性能最好。     

TiO_2纳米管在不同条件光催化降解的活性研究

本文利用阳极氧化法在纯钛片表面制备了TiO2纳米管阵列膜,解决TiO2光催化剂的涂敷固定问题。采用场发射扫描电镜(FESEM)和XRD对制备TiO2纳米管阵列膜的形貌和晶体结构进行表征。结果发现,所制得的纳米管管径70～80nm,壁厚5～10nm,XRD显示经420℃热处理的TiO2纳米管为锐钛矿晶型,经500℃热处理的TiO2纳米管出现金红石晶型。以10mg·L-1的甲基橙溶液为降解物进行光催化试验,分别研究了溶液的初始pH值、TiO2纳米管阵列膜的晶型、TiO2膜的使用次数对降解率的影响。试验结果表明,当溶液初始pH值为1时,TiO2纳米管阵列的光催化性能最好,同时随着TiO2膜使用次数的增加,其光催化效果有所下降。     

钛合金表面阳极氧化纳米管阵列膜的研究进展

自2001年美国Grimes研究组首次通过阳极氧化法制得TiO2纳米管阵列以来,由于其独特的高度有序纳米结构和广阔的应用前景引起人们的广泛研究兴趣.当前,电化学阳极氧化阀金属及其合金已经成为众多金属氧化物纳米阵列结构可控生长的有效途径之一;其中,钛及其合金表面自组织氧化物膜的制备和应用方面的研究最为深入.本文主要综述了含氟电解液体系中,钛合金表面纳米管阵列膜的阳极氧化制备、生长机制和主要应用情况,并对当前存在的一些关键问题和今后的研究前景进行简析.     

银表面等离子体效应增强TiO2纳米管阵列光解水制氢

采用阳极氧化法制备得到TiO2纳米管阵列(TiO2-NTA),同时借助光化学还原法将纳米Ag颗粒沉积于TiO2-NTA表面(Ag/TiO2-NTA)。利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、扫描电镜(SEM)对样品的晶型、光响应性能、表面形貌等进行了表征。分析结果表明,TiO2-NTA管径约为150nm,壁厚约为20nm,纳米Ag颗粒以单质形态分散于TiO2-NTA表面,其等离子体效应可以有效促进TiO2-NTA对可见光的吸收,共振吸收波长位于420nm。光解水制氢实验结果表明,Ag/TiO2-NTA的光催化活性高于纯的TiO2-NTA,前者约为后者的2.3倍。     

二氧化钛纳米管阵列制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

以NH4F的乙二醇溶液为电解液,采用阳极氧化法在钛板上制备二氧化钛纳米管阵列,通过调控氧化电压改变纳米管的长度和管径,得到了长度为10～45μm、管径为50～150nm的二氧化钛纳米管.分析了阳极氧化实验条件对TiO2纳米管尺寸的影响,并研究了TiO2纳米管阵列的尺寸对染料敏化太阳能电池(dye-sensitized ...     

高度有序非晶TiO2纳米管阵列的制备及其锂电性能研究

采用阳极氧化法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,借助XRD、TEM、SEM、EDX以及恒流充/放电方法以及循环伏安法研究了其微观结构、形貌及脱/嵌锂性能,并与锐钛矿型进行了比较研究.结果表明:阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列为无定形的非晶相结构,且沿垂直于钛片表面的方向定向排列;450℃热处理2h可促使TiO2纳米管由非晶相结构转变成锐钛矿型晶体,但并没有明显影响纳米管阵列的形貌;与锐钛矿型TiO2纳米管阵列电极相比,非晶态电极表现出了较高的脱/嵌锂容量,因为非晶态电极中的无序结构和缺陷为Li+脱/嵌提供了更多的空间和空位.     

TC4合金表面氧化钛基纳米管阵列的制备和表征

采用电化学阳极氧化法在TC4合金(Ti-6Al-4V)表面制备了TiO2基高度有序纳米管阵列。阳极氧化电解液体系为0.5wt%NH4F+0.1MH3PO4的水溶液,通过对阳极氧化电压和氧化时间的研究,揭示了纳米管阵列的制备规律。纳米管阵列的最优制备电压为20V,时间为1h,所制备纳米管管径约120nm、壁厚约17nm、管长约300nm。能量色散型X射线光谱(EDX)和X射线光电子能谱(XPS)研究结果表明没有实现对纳米结构的晶格掺杂。所制备的高度有序纳米管阵列具有广阔的应用前景。     

TiO2纳米管阵列电极电催化降解甲基橙的研究

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列电极。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X-射线衍射仪(XRD)表征了电极的表面形貌和晶体结构,应用电化学阻抗谱(EIS)技术研究了不同阳极极化电位下电极的导电性能,应用荧光光谱法研究了电极产生羟基自由基(·OH)的活性,考察了3种支持电解质(Na2SO4、NaNO3和NaCl)对甲基橙(MO)电催化降解效率的影响,通过加入捕获剂探讨了MO分子的降解机理。结果表明,TiO2纳米管阵列电极电极的导电性随阳极极化电位的升高而增强;在电场作用下,TiO2纳米管阵列电极表面生成大量·OH;Na2SO4和NaNO3不参与MO分子的氧化反应,MO的降解符合一级反应动力学模型,而NaCl参与了TiO2纳米管阵列电极电催化降解MO的过程,呈现出复杂的动力学行为;在捕获剂存在的情况下,MO分子仍能发生降解,显示MO分子可在TiO2纳米管阵列电极表面直接氧化。     

钆掺杂二氧化钛纳米管光催化降解制药废水

采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,并在制备TiO2纳米管阵列的同时掺杂钆元素,形成钆掺杂TiO2纳米管阵列,研究其光催化降解制药废水的性能。结果表明,经过450℃煅烧的催化剂,在碱性条件下,钆掺杂浓度为0.007 5 mol/L时,催化效果最好,光催化5 h后,制药废水降解率达到97.41%,且该催化剂稳定性好,可重复使用。     

TiO2纳米管阵列电极电催化降解甲基橙的研究

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列电极.采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和X-射线衍射仪（XRD）表征了电极的表面形貌和晶体结构,应用电化学阻抗谱（EIS）技术研究了不同阳极极化电位下电板的导电性能,应用荧光光谱法研究了电极产生羟基自由基（·OH）的活性,考察了3种支持电解质（Na2SO4、NaNO3和NaCl）对甲基橙（MO）电催化降解效率的影响,通过加入捕获剂探讨了MO分子的降解机理.结果表明,TiO2纳米管阵列电极电极的导电性随阳极极化电位的升高而增强;在电场作用下,TiO2纳米管阵列电极表面生成大量·OH;Na2SO4和NaNO3不参与MO分子的氧化反应,MO的降解符合一级反应动力学模型,而NaCl参与了TiO2纳米管阵列电极电催化降解MO的过程,呈现出复杂的动力学行为;在捕获剂存在的情况下,MO分子仍能发生降解,显示MO分子可在TiO2纳米管阵列电极表面直接氧化.     

银、氮共掺杂板式TiO2纳米管光催化降解染料废水及其动力学研究

采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,通过湿化学方法掺杂氮银元素,形成银、氮共掺杂TiO2纳米管阵列,研究其光催化降解染料废水性能及其动力学过程.结果表明,经过450℃煅烧的催化剂,在碱性条件下,掺银量为0.5 mol·L-1、掺氮为25％时,催化效果最好,光照射3h后,亚甲基蓝溶液降解率达到99.78％.该催化剂稳定性好,可重复使用.     

硫化镉复合二氧化钛纳米管阵列光电化学研究

采用阳极氧化法在钛片表面制备出了内径约70 nm,管壁厚度约30 nm的整齐有序的TiO_2纳米管列阵,而后通过浸渍法得到Cd S复合的TiO_2纳米管阵列。XRD和SEM分析样品晶型以及形貌特征的结果表明,随着浸渍次数的增加,TiO_2纳米管阵列上复合的CdS的量也随之增加。利用电化学工作站测定样品光电转化性能,结果表明,在TiO_2纳米管阵列上适量地复合CdS可以有效提高其光电转化效率,并且在浸渍次数为2次时,复合TiO_2纳米管阵列具有最佳光电化学性能,与纯二氧化钛纳米管的光电流为0.26 m A/cm~2,太阳光转化率为0.95%相比较,其光电流可达到0.58 m A/cm~2,太阳光转化率可达到4.02%,分别高于纯二氧化钛纳米管的2倍和4倍。     

TiO2纳米管阵列光催化降解苯酚

采用电化学阳极氧化法在钛基体上制得了高度致密的、有序的、均匀的TiO2纳米管阵列。用SEM、XRD等对其表面形貌和结构晶型进行了表征和分析。以TiO2纳米管阵列为光催化剂对废水中典型的有机污染物——苯酚进行了光催化降解,考察了影响光催化降解速率的因素。结果表明,在紫外光照下,苯酚水溶液的pH=3、ρ(苯酚)=10.0 mg/L时,具有锐钛矿相结构的TiO2纳米管阵列的光催化效果最好,相同条件下与溶胶凝胶法制备的纳米TiO2颗粒膜的光催化降解速率进行对比,前者比后者提高了近一倍。     

有机污染物的脱色率与COD值的关系研究

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列电极,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X-射线衍射(XRD)对电极的表面形貌和晶型进行了表征,并以其为阳极对模拟染料废水甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)溶液进行电化学氧化降解。研究了MB溶液的电化学氧化降解反应动力学,考察了MO和MB溶液脱色率与COD值之间的关系。结果表明,MB溶液在TiO2纳米管阵列电极表面发生电化学氧化降解反应动力学为一级反应;MO和MB溶液的脱色率与其COD值之间均呈良好的线性关系,可通过测定溶液脱色率来了解COD值的去除情况。     

TiO2纳米管阵列电催化降解甲基橙

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列电极,通过考察其对模拟染料废水甲基橙(MO)的光催化降解效率来优化制备条件。研究了TiO2纳米管阵列电极电催化降解MO的活性及其影响因素,并考察了MO降解反应动力学。结果表明,MO溶液pH、电解槽压、支持电解质浓度等是TiO2纳米管阵列电极催化效率的重要影响因素。TiO2纳米管阵列电催化降解MO的反应遵守一级反应动力学规律,与TiO2纳米管阵列光催化降解MO的行为一致,且表观反应速率常数不随MO溶液浓度不同而发生改变。     

钛基TiO_2纳米管制备及其生物医用研究进展

TiO2纳米管阵列作为一种新型的纳米TiO2材料,由于具有独特的阵列结构和优异的性能,引起了人们的极大关注。详细综述了采用阳极氧化法在钛基表面制备纳米管阵列的工艺条件、形成机理,及其生物医用领域的应用研究,分析了目前存在的问题,并提出了今后研究的对策。