TiO2纳米管阵列的制备及其应用研究进展

TiO2纳米管阵列作为一种新型的纳米TiO2材料,由于独特的有序结构和优异的性能,引起了人们的极大关注。介绍了采用阳极氧化法制备TiO2纳米管的工艺条件、影响因素、形成机理,及其在光电解水制氢、光催化降解有机污染物、染料敏化太阳能电池、气敏传感等方面的研究进展,展望了其发展方向。     

TiO2纳米管阵列的阳极氧化法制备及其改性研究进展

TiO2纳米管(TiO2NTs)阵列作为一种新型的三维立体纳米材料,凭借其独特、规整有序的空心管状结构和优异的光电化学性能受到越来越广泛的关注.对TiO2NTs阵列的阳极氧化法制备及其原理进行了介绍.针对TiO2NTs对可见光响应范围窄、光生电子-空穴对复合率高的问题,总结了TiO2NTs阵列的掺杂、复合以及表面酸修饰...     

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。     

电解液对TiO2纳米管阵列薄膜光电催化性能的影响

采用电化学阳极氧化法,在HF—H2O,NH4F—H2O,NH4F—H2O-乙二醇三种不同的电解液体系中,于Ti基底上制备了TiO2纳米管阵列薄膜,并在空气气氛中于500℃进行结晶热处理。以亚甲基蓝为模拟污染物,考察了TiO2纳米管阵列薄膜的光电催化降解效果,并比较了电解催化、光催化和光电催化对亚甲基蓝溶液降解效率的差异。结果表明在NH4F—H2O-乙二醇电解液体系中制备的TiO2纳米管阵列光电催化性能最好。经过340min后,催化效率达到了94．23％。     

阳极氧化法制备TiO2 NTs锂电负极材料研究进展

TiO_2NTs自支撑型电极由于拥有高比表面积、高导电性能和高能量密度等优势,近年来引起了相关研究人员的广泛关注。作为电极材料在锂离子电池中的应用与传统粉末涂覆型电极相比,具有更广阔的应用前景。TiO_2NTs形貌、晶相组成和TiO_2NTs复合电极材料的比表面积是影响电极电化学性能的重要因素,因此提高TiO_2NTs电极性能的关键是调控阳极氧化法制备TiO_2NTs过程中的工艺参数以及对基体的选择。     

TiO2纳米管阵列的制备与填充研究进展

TiO2纳米管阵列具有三雏有序纳米管状结构、大比表面积和较强的吸附能力,广泛地应用于催化材料、能源材料等领域.综述了近十年来TiO2纳米管阵列的制备方法,包括模板法,阳极氧化法等;以及纳米管内的填充技术,如电沉积法,溶液浸渍-热熔解法,化学溶液沉积法,溶胶-凝胶法,紫外光还原法等.指出采用电沉积法对TiO2纳米管进行高...     

纳米TiO2/Ti管阵列薄膜催化剂的制备和性能

采用阳极氧化法制备纳米TiO2/Ti管阵列薄膜催化剂,考察了外加电压、反应时间和电解液pH值对催化剂形貌的影响.结果表明,在外加电压20 V,pH值为4.5～5.0,反应6 h的条件下,制得的TiO2管阵列薄膜催化剂管孔形貌清晰、整体分布均匀,管长约为1.8,um,管径约为90 nm.在400℃煅烧2 h后,由无定型转化为单一的锐钛矿型,阵列结构没有崩塌和损毁.在400℃煅烧后的纳米TiO2/Ti管阵列薄膜催化剂具有良好的光催化活性,可与光电协同催化用于降解亚甲基蓝,光催化和光电协同催化降解的降解率分别为21.30%和77.96%.     

TiO2纳米管阵列粗糙度调控及其与蛋白相互作用

采用电化学阳极氧化法,通过改变电解液氟离子浓度(0.4%、0.3%、0.2%(质量))和电压(15、25、35、45 V),制备一系列不同管径和粗糙度的TiO₂纳米管阵列(TiO₂ nanotube arrays, TNAs)。通过扫描电子显微镜以及原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)表征,结果表明随着电解液中氟离子浓度的降低,制备得到的TNAs表面平整度更好,壁厚增大,粗糙度降低。采用AFM力学表征研究了表面粗糙度以及管径对TNAs表面力学性质以及与细胞色素C(Cytochrome C, Cyt C)相互作用的影响,结果表明,黏附力与接触面积呈正比,随着TNAs管径增加,壁厚减小,TNAs与Cyt C的有效接触面积先增大后减小,两者之间作用力也先增加后减小;同时,同管径条件下粗糙度降低,TNAs有效面积增加,相互作用力也增加;由此可见,通过改变电解液氟离子浓度可以有效调控TNAs表面粗糙度及有效接触面积,进一步利于促进与蛋白分子之间相互作用。     

TiO2纳米管阵列光电催化降解抗生素

阳极氧化法制备的TiO2比表面积大且形貌尺寸可控,比其他形式的纳米二氧化钛具备更加优异的性能.研究了氧化时间、氧化电压以及温度对TiO2光电流的影响,采用制备的TiO2在光电催化下降解环境中的新型污染物抗生素(盐酸四环素、头孢唑啉钠、头孢噻肟钠).结果表明,氧化时间为6h、氧化电压为20 V、煅烧温度为500℃时,制备的TiO2具有优异的光电催化活性,其降解率是光催化条件下的3倍、电催化条件下的7倍左右.     

钴掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法在钛箔上制备了钴掺杂TiO2纳米管阵列,利用场发射扫描电子显微镜(FSEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管的形貌和结构进行表征,并对其光催化活性进行了测试.研究结果表明:钴被成功地掺杂到纳米管阵列中;电解液中钻的掺入对纳米管阵列的形貌没什么影响;掺杂溶液离子浓度对催化剂活性有一定影响,但影响不大,掺杂离子浓度为0.016mol/L所得样品活性最好;煅烧温度对纳米管的晶型结构和光催化活性有显著影响.     

A Novel Approach to Well‐Aligned TiO2 Nanotube Arrays and Their Enhanced Photocatalytic Performances

A simple route has been developed to prepare well‐aligned TiO₂ nanotube arrays, which is based on outward coating of TiO₂ and inward etching of Cu(OH)₂ nanorod templates. Effects of annealing temperature and time on the crystal size and crystallinity of TiO₂ nanotube arrays and photocatalytic activities of TiO₂ nanotube arrays for degradation of Rhodamine B in aqueous solution have been investigated. The results indicate that the TiO₂ nanotube arrays annealed at 500°C for 2 h possessed an enhanced photocatalytic activity in comparison with the TiO₂ nanotube arrays without post heating and commercial anatase TiO₂ nanoparticle film and presented a good life cycle performance. Scale‐up of the process has also been demonstrated. Our work opens a new avenue to fabricate free‐standing TiO₂ nanotube arrays and demonstrates an excellent photocatalytic performance of the anatase TiO₂ nanotube arrays for wastewater treatment. © 2012 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 59: 2134–2144, 2013     

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。     

TiO2纳米管阵列的研究进展

近年来TiO2纳米管阵列在光催化等领域展现出良好的应用前景,对其制备技术和应用研究已成为研究的热点。本文对TiO2纳米管阵列的制备方法作了综合介绍,概述了其研究现状及最新应用进展。     

Bi2MoO6@CQDs/TiO2纳米管阵列的制备与光电催化性能

为提高TiO₂的可见光光电催化活性,本文用Bi₂MoO₆和碳量子点(CQDs)对TiO₂纳米管阵列(TNA)进行了改性。以CQDs、Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂MoO₄为原料,通过简单的溶剂热法,在TNA中沉积了CQDs和Bi₂MoO₆,成功制备了新型Bi₂MoO₆@CQDs/TNA。扫描电镜(SEM)和元素mapping分析结果表明,CQDs和Bi₂MoO₆成功涂覆在TNA管壁上。通过在可见光下降解甲基橙(MO)溶液,评价了所制备的光催化剂的光电催化性能。结果显示,经3 h的光电催化降解,Bi₂MoO₆@CQDs/TNA对MO的去除率比Bi₂MoO₆/TNA高32%。CQDs优异的上转换光致发光(UCPL)性能促进了TiO₂在可见光下被激发产生光生载流子,同时Bi₂MoO₆与TiO₂的耦合抑制了光生载流子的复合,从而提高了Bi₂MoO₆@CQDs/TNA的光电催化活性。     

纳米Fe2O3的制备及其电化学性能研究

以FeCl3.6H2O为原料,通过先水解,后在空气中煅烧制备了粒径约100 nm的Fe2O3负极材料,并研究其电化学性能。此工艺简单,所得材料的放电比容量高,循环性能优异。在50 mAg-1电流密度下,首次放电比容量为1667.0 mAh g-1,第二次放电比容量为1161.0mAh g-(1占首次的70%),循环50次后,仍保持459.7 mAh g-1的放电比容量。     

PS/TiO2核壳型微球和空心TiO2微球有序排列的制备

利用纳米级二氧化钛（TiO₂）溶胶微粒与聚苯乙烯（PS）胶体颗粒的混合悬浮液,以垂直共沉积的方法制备了核壳型PS/TiO₂微球的有序排列。当利用煅烧的方法去除PS胶粒晶体模板后,可以形成空心TiO₂微球的三维有序排列。考察了混合悬浮液中两种胶体颗粒的体积比（PS∶TiO₂=R）对空心TiO₂微球有序排列形成的影响。实验结果表明,合适的R值（6∶1）对于空心微球有序排列的形成至关重要。与此同时,浸渍填充法对照实验的结果表明,煅烧过程中TiO₂纳米颗粒晶型转化引起的收缩是造成TiO₂空心球产生的主要原因。     

高功率型锂离子电池的研制

采用Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2作为正极材料,石墨为负极材料,制成18650型/1300 m A·h功率型圆柱电池;该类电池5 C放电容量相当于1 C放电容量的99%,5 C循环测试900次后,容量剩余87%以上;经过针刺后,电池没有起火爆炸。     

氧化石墨烯(GO)修饰的TiO_2纳米管阵列光阳极的制备及其在染料敏化太阳能电池(DSSC)中的应用

文章采用二步阳极氧化法在纯钛片上制备了TiO2纳米管阵列,并用GO溶液修饰与其形成GO/TiO2纳米复合薄膜,修饰后的复合薄膜光电化学性能增强,组装成DSSC提高其光电转换效率,短路电流密度为13.2 mA·cm-2,光电转换效率为6.22%,相对于基于TiO2纳米管的DSSC电池分别提高了53%和30%。     

氧化钛纳米管阵列制备及应用

氧化钛纳米管阵列因其独特的高度有序的阵列结构而具有良好的力学、化学稳定性以及抗腐蚀性能,在光解水制氢、太阳能电池、光催化、环境净化、气敏传感器等领域具有潜在的应用价值,引起了人们的广泛关注。对近年来TiO2纳米管在制备技术、形成机理、离子掺杂及其应用研究方面取得的成果做了综合评述,在此基础上探讨了TiO2纳米管制备及改性方面存在的问题,并对今后的发展方向予以展望。