纳米TiO2敏感特性的研究

采用溶胶-凝胶法成功的制备了纳米TiO2粉末,研究了工艺条件对纳米TiO2物相的影响,利用已经制备好的纳米TiO2粉末制备出了纳米TiO2氧敏元件,并对纳米TiO2敏感元件的电阻-温度特性、敏感特性、掺杂与电阻的关系等进行了测试.结果表明,实验制备的纳米TiO2敏感元件具有较好的氧敏特性,而且掺杂可以有效地降低元件的电阻率并可显著地改善元件的电阻-温度特性.     

溶胶-凝胶法制备纳米TiO2的凝胶机理研究

以硝酸为催化剂,钛酸丁酯为前驱物,用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,研究了不同的掺水量、硝酸含量、反应温度、搅拌速度等反应条件下的凝胶过程,采用X射线衍射和透射电镜对纳米粒子的性能进行分析,找出制备纯度较高的锐钛矿型的纳米TiO2粉体的最佳工艺条件。     

纳米TiO2光催化剂降解甲基橙的动力学模拟研究

TiO₂具有很好的紫外吸收和高催化活性。作为一种廉价和环境友好的光催化剂,纳米TiO₂在废水处理、空气净化和太阳能电池等方面都具有潜在应用。为筛选出优良的催化剂,必须对纳米TiO₂构效关系进行深入研究。计算机模拟作为动力学研究的重要手段之一,对于研究光催化纳米TiO₂材料XRD参数与活性关系,具有重要意义。本文通过溶胶—凝胶法制备了纳米TiO₂光催化剂,进行了XRD测试。以难降解的偶氮染料甲基橙为探针,选取材料制备中的关键影响因素,在不同的热处理温度下测定其降解甲基橙活性。在此基础上,提出一个新的速率方程模拟煅烧温度对TiO₂光催化降解甲基橙的影响.结果表明,随着温度的升高,反应速率从指数型到S-型、V-型传变。与普通的动力学方程相比,所提出的新微分方程能对这种影响进行很好的模拟。     

掺杂合成纳米α-Fe_2O_3粉体及其气敏性能研究

采用溶胶凝胶法制备Eu2O3-Fe2O3(Eu2O3的质量分数为0~7%)纳米粉体材料,利用X射线衍射仪、透射电镜等测试手段分析了材料的微观结构,并进行了气敏性能测试。结果表明:合成的产物颗粒均匀、粒径细小。其中,质量分数为5%Eu2O3的烧结型气敏元件在145℃条件下对H2S有较高的灵敏度、较好的选择性及响应恢复特性,线性检测范围较宽,有望研制成气敏性能较为优异的H2S敏感材料。     

聚3—己基噻吩及其掺杂TiO2材料对NO2的气敏特性

制作了一种工作于室温下的NO2气体传感器。该传感器以有机聚合物聚3—己基噻吩(P3HT)为敏感材料,以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜为柔性衬底。对敏感膜进行了SEM表征。室温下,对不同体积分数的NO2进行了测试,对器件尺寸的影响进行了分析,并对响应规律进行了总结。经实验,对NO2测试下限可达到0.2×10-6。为提高敏感性、减小恢复时间,尝试对敏感膜掺杂TiO2,并同未掺杂的敏感膜进行实验比较,发现对体积分数1.5×10-6的NO2,掺杂TiO2可将敏感性提高8%,恢复性也有明显改善,对周期为1060 s的循环测试表明:掺杂TiO2下阻值基本能完全恢复。     

CdSe/TiO2纳米管阵列同轴异质结制备及其光电特性研究

研究了TiO2纳米管阵列衬底上镉和硒的欠电位沉积电化学行为。结合欠电位沉积技术和共沉积技术,优选出合适的沉积电位,以此为依据在高度规整有序的TiO2纳米管管壁上外延生长窄带隙化合物半导体CdSe。FESEM、XRD、EDAX、TEM表征结果综合表明,已成功地在纳米管外壁制备出具有准化学计量比的CdSe外延层,获得了CdSe/TiO2纳米管阵列同轴异质结结构。对制备的CdSe/TiO2/Ti样品进行了光电性能测试,结果表明当沉积时间为7h时制备得到的样品光电效率最高。同时对比研究了不同退火气氛对于样品光活性的影响,表明在氮气中退火能在TiO2晶格中引入N,有利于光敏性的提高,但是提高幅度随着CdSe沉积时间增大而下降。     

Pt/CNT修饰的TiO2纳米管在甲醇催化氧化中的应用

为了开发TiO2纳米管在电化学中的应用,该文制备了Pt/CNT/TiO2复合电极,研究其作为高效绿色新能源电极材料的应用.以300nm长的TiO2纳米管阵列为基底,聚乙二醇6000为碳源,镍为碳的催化剂,使无序的碳纳米管(CNT)生长在TiO2纳米管阵列的表面,呈现出多孔网络状结构.在CNT/TiO2复合纳米管上应用恒电流法沉积Pt纳米颗粒,使之高度分散在TiO2纳米管的表面.该复合材料具有很好的吸附性和导电性,是一种性能优异的甲醇催化氧化反应(MOR)的新阳极材料.当Pt的负载量为50.52μg cm-2,MOR电流密度高达178.2 mA,获得了良好的催化效率.     

溶胶—凝胶法制备掺钛SnO2薄膜的气敏光学特性研究

采用溶胶—凝胶(sol—gel)法制备掺钛SnO2薄膜,通过制备过程中变化不同质量分数的钛掺杂来制备3种不同质量分数(5%,10%,15%)的掺钛SnO2薄膜。在常温下对膜片在丙酮、甲烷气氛中进行气敏光学特性测试。结果表明:掺钛SnO2薄膜在常温下对不同的测试气体具有不同的反应,并且薄膜的灵敏度与掺杂量有关;质量分数为5%钛掺杂SnO2薄膜在丙酮气氛下的灵敏度在1300～2500 nm波长范围保持在13%左右,而质量分数为15%钛掺杂SnO2薄膜在甲烷气氛下的灵敏度在1700～2300 nm范围内保持在7%左右。     

新型Au/TiO_2纳米管的制备及其在化学需氧量测定中的应用研究

该文首次用光电催化的方法,在TiO2纳米管中嵌入金纳米粒子,新材料可以促进界面间电子的传递,有助于电子和空穴对的分离,进而提高光催化效率.对Au/TiO2纳米管进行扫描电子显微镜(SEM),色散型X射线能谱(EDX)和X射线衍射(XRD)表征,结果表明金纳米粒子被成功嵌入TiO2纳米管中,形成蜂窝状结构.将该材料首次用于光电催化法化学需氧量(COD)的测定,发现该传感器的光电流值在1～800mg/L范围内与COD值有良好的线性响应,检测限为0.3 mg/L.利用该传感器测定实际水样的COD值,结果与传统的K2Cr2O7标准方法有较好的一致性.     

二茂铁掺杂SiO2纳米粒子修饰的次黄嘌呤生物传感器在脑渗析液分析中的应用

该文以二茂铁为核,二氧化硅为壳,利用反相微乳液技术,通过正硅酸四乙酯的水解制备了掺杂有二茂铁的二氧化硅(FcDS)纳米颗粒.将FcDS纳米颗粒与黄嘌呤氧化酶(XOD)混合,再通过戊二醛交联,得到以二茂铁为媒介体的次黄嘌呤生物传感器.该传感器不仅克服了传统介体型传感器中介体易流失的缺点,更提高了检测的灵敏度.实验证明,该传感器对次黄嘌呤的线性检测范围为1.0×10-6～8.0×10-4mol/L,检出限为5.0×10-7mol/L.与微渗析技术联用,成功地用于大鼠脑中次黄嘌呤的检测,为生理以及临床医学的研究中提供了新的检测手段.     

聚乙烯吡咯烷酮改进TiO2薄膜的可见光增强氧敏特性

室温下工作的半导体气敏材料是一个有吸引力的研究方向。本文以钛酸四丁酯和乙醇胺为主要原料,用溶胶-凝胶法在氧化铝陶瓷片上制备了一种TiO2气敏膜。在可见光照射下,这种气敏膜在室温附近就有明显的可见光增强氧敏性;通过不同溶胶体系的对比,溶胶中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP),烧结后的TiO2膜光增强氧敏性最好,但在添加PVP的同时再添加柠檬酸,则光增强氧敏性下降;扫描电镜下观察,添加PVP的溶胶烧结后获得一种多孔结构的TiO2膜;而不加PVP,或添加PVP的同时再添加柠檬酸的溶胶烧结后获得的是一种连续,致密和有微裂纹的的TiO2膜。对上述PVP促进多孔结构形成的机理进行了分析,最后对半导体可见光增强气敏性的原理和气敏材料改进的方法进行了简要的讨论。     

Fe-N共掺杂纳米TiO_2/SO_4~(2-)的合成

以工业级异丙醇钛为钛源,正丙醇为溶剂,浓硫酸为催化剂和抑制剂,乙酰丙酮为稳定剂,硫酸铁为铁源,尿素为氮源,采用溶胶一凝胶法制各了Fe-N共掺杂的纳米TiO_2/SO_4~(2-)。利用XRD、UV-vis.N_2吸附脱附、SEM对所制备的材料进行了表征。结果表明:合成的Fe-N共掺杂的纳米TiO_2/SO_4~(2-)为锐钛矿型,随着掺杂量的增加,吸收边逐渐红移,在Fe和N掺杂量均为3.0wt%时红移效果最佳,且吸收边红移至495 nm附近,在可见光区的吸收强度随着掺杂量的增加而增大。     

基于Cubic映射的灰狼优化算法及应用

针对标准的灰狼优化算法GWO对于复杂优化问题的求解易陷入局部最优的缺点,从混沌初始化和非线性控制策略2个角度,提出一种基于Cubic映射和反向学习的灰狼优化算法COGWO。首先,利用Cubic映射和反向学习策略对种群进行初始化,并通过非线性参数控制策略来调节寻优过程中的参数;然后,对6种基准测试函数进行寻优实验,实验结果表明,COGWO算法具有更好的收敛精度、收敛速度和稳定性;最后,将COGWO算法应用到了实际的工程优化问题中。     

基于遗传算法的二维Otsu算法改进

为改善传统二维0tsu阈值分割算法处理图像时计算复杂度高、实时性差等缺点,将遗传算法应用到二维Otsu灰度图像阈值寻优中,并提出一种改进的自适应遗传算法。实验证明,新的算法对灰度图像有较好的分割效果,与传统算法相比,分割图像清晰,实时性也得到了明显的改进。     

基于云自适应遗传算法的NoC映射研究

NoC映射是NoC设计中的重要步骤,映射结果的优劣对NoC的QoS约束和通信功耗有着很大的影响。提出一种采用云自适应遗传算法实现NoC映射的方案,该算法利用云模型对传统遗传算法加以改进,以此新方法自动调整遗传算法过程中的交叉概率和变异概率,从而达到优化遗传算法的目的。结合NoC映射中的具体问题,在功耗和延时约束的限制条件下,建立了延时约束下的NoC映射功耗数学模型。实验表明,该方法在NoC映射中取得了良好的效果,降低了通信功耗。     

大气中二氧化碳污染与气候演化关系的胞映射计算研究

改进了简单胞映射算法,应用于具有外源强迫特性的Saltzman气候模式——能量平衡气候模式的计算分析,从而有效、动态和直观地揭示大气环境中海温、海冰冰界和二氧化碳浓度之间非线性耦合的相互作用及其整个大气系统的复杂演化过程,得到了在给定控制参数下胞映射吸引子和各步吸引域在胞映射相空间中的分布图形,刻划了系统长期演化的全局性态。另外,通过调试A参数还发现它对系统准稳态演化过程的影响敏感,参数A值过于简化可能导致系统信息丢失。     

利用DCT系数映射关系快速实现视频水印嵌入

针对MPEG-2视频压缩标准,提出一种具备快速实现能力的鲁棒性视频水印嵌入方案。利用视频帧分块DCT系数与整体DCT系数间的映射关系,在水印嵌入和提取过程中避免对视频进行完全解码,减小计算量,提高水印算法实时嵌入、实时检测能力。实验结果表明,该方法能抵抗缩小攻击、高斯白噪声攻击、MPEG-2重编码压缩攻击,而且能够快速实现。     

TiO2—V2O5—Li2O系湿敏陶瓷材料的改性研究

研究了掺杂ＺｎＯ对ＴｉＯ２－Ｖ２Ｏ－Ｌｉ２Ｏ系湿敏材料结构及性能的影响。结果表明：参杂ＺｎＯ改善了材料微结构，提高了材料的硬度，烧结温度，湿度灵敏度及稳定性，改性材料以ＴｉＯ２为主相，粒界生成ＬｉＺｎＶＯ４感湿玻璃，其中低Ｖ２Ｏ５掺杂的材料Ａ孔隙度及灵敏度较高，高Ｖ２Ｏ５掺杂的材料Ｂ固有阻值低。     

一种基于TiO2纳米棒阵列的快速响应湿度传感器研究

通过水热法使TiO2纳米棒阵列直接生长在叉指电极之间,并制备成湿度传感器.纳米棒疏松多孔,直径大约20 nm,长度1μm.在相对湿度6％～97％RH的范围内传感器的电阻变化达3个数量级,感湿曲线的线性较好,湿滞较小.由于纳米棒生长方向一致,形成了许多有利于水分子进出的水汽通道,有效提高了传感器的响应特性,该传感器的响应时间为2s,恢复时间为6s.