硫化镉/石墨烯/TiO_2纳米棒阵列的光电化学性能

采用水热法在掺氟导电玻璃(FTO)上生长TiO_2纳米棒阵列。通过电化学伏安法将氧化石墨烯还原并沉积在TiO_2纳米棒阵列上,再经过化学水浴沉积硫化镉,形成Cd S/石墨烯/TiO_2阵列复合材料。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及X射线能量色散仪对样品的晶型、形貌以及成分进行分析。通过电化学工作站表征样品交流阻抗、开路电位、光电流响应及光化学能转换效率。结果表明,复合材料的电荷转移电阻约是未修饰的TiO_2纳米棒阵列的1/17,光电流比未修饰的TiO_2纳米棒阵列提高约2.5倍,在外加电压为-0.6 V时可达到2.2%。     

TiO_2纳米管的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

以氟化铵的乙二醇溶液为电解液,采用电化学阳极氧化法在钛片表面构筑了一层结构有序、纳米级的TiO_2纳米管阵列膜层,应用扫描电子显微镜(SEM)对膜层的形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)研究了样品的晶相、结构,并分析了阳极氧化电压对TiO_2纳米管尺寸和结构的影响。结果表明:阳极氧化电压对TiO_2纳米管阵列的结构起到关键的作用,随着纳米管的管径和长度的增加,表面积增大。研究了TiO_2纳米管阵列膜层结构对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响。结果表明:二氧化钛纳米管阵列薄膜的管径对电池的效率有显著影响,当管径越大时,填充因子变大,DSSC的开路电压降低,而短路电流变大,光电转换效率也随之提高。     

F修饰对SiO2@TiO2亲疏水性及光催化性能的影响

采用两步法制备了氟修饰疏水性F-SiO_2@TiO_2材料.以三乙氧基氟硅烷(TEFS)为硅源,采用后嫁接的方法在短孔道MCM-41小球表面引入F原子,再利用醇热法在F-MCM-41小球表面生长TiO_2纳米晶颗粒.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末散射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、N_2气吸脱附等手段表征了材料的物相组成和表面结构.研究表明:所制备的氟修饰F-SiO_2@TiO_2纳米复合材料为核壳结构,具有较大的比表面积、较好的介孔结构及较佳的热稳定性.同时,TiO_2纳米颗粒在F-MCM-41小球表面分散均匀、结晶度高、颗粒尺寸小且均一、与F-SiO_2结合牢固.重量吸附实验和光催化实验进一步证实F修饰可抑制水的吸附有利于提高F-SiO_2@TiO_2材料的疏水性和对气相有机污染物的光催化性能.     

具有三维异质结构的CdSe/TiO_2纳米管阵列薄膜制备及性能测试

首先采用阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列,结合不同的电化学方法制备具有三维异质结构的CdSe/TiO_2纳米管阵列复合薄膜。结果表明:电解液中加入酒石酸钾钠,采用循环伏安法和恒压沉积法都得到了分散性好,尺寸小而均匀分布的CdSe纳米颗粒。特别是采用循环伏安法制备CdSe/TiO_2纳米管阵列薄膜时,得到直径为15～20nm的立方相CdSe颗粒,且均匀地分布在TiO_2纳米管管内和管口,能够充分地利用TiO_2纳米管阵列的三维结构,形成具有三维异质结构的CdSe/TiO_2纳米管阵列复合薄膜。光电性能结果表明测试,这种具有三维异质结构的CdSe/TiO_2纳米管阵列复合薄膜能够充分利用太阳光,并有效地促进光生载流子的分离和传输,呈现出最佳的光电化学性能。     

锐钛矿TiO_2纳米片的可控合成和光催化机制（英文）

采用溶剂热法合成了锐钛矿TiO_2纳米结构,研究乙醇、乙二醇和丙三醇对TiO_2形貌和光催化性能的影响.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、紫外可见近红外分光光度计(UV-Vis)等对此TiO_2样品进行表征.结果表明:随着黏度的增加,TiO_2的形貌由纳米片到纳米棒最后形成纳米颗粒;在乙醇溶液中合成的TiO_2纳米片表现出优异的光催化性能,这是由于UV光具有粒子性,光的多次反弹使得样品具有高的紫外吸收所致.     

CdSe纳米棒阵列的制备及其光电化学性能

在室温条件下, 用电化学沉积方法在铟锡氧化物(ITO)基底表面生长CdSe纳米棒阵列, 并利用X射线衍射(XRD)、 能量色散X射线(EDX)、 场发射扫描电子显微镜(
FESEM)和紫外 可见吸收光谱(UV Vis)表征CdSe纳米棒阵列的晶体结构和表面形貌, 考察其光电化学性能; 在标准三电极体系下, 测试CdSe纳米棒阵列电极的光电化学性能. 结果表明： 样品沿\[001\]方向择优生长, 并具有明显的光响应特性; 在光强为100 mW/cm² 的模拟太阳光照射下, 该电极光电流密度     

银纳米棒合成银纳米片的制备方法与性能表征

通过在银纳米棒前驱液中引入柠檬酸钠、双氧水以及硼氢化钠,成功制备出银纳米三角片.采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)和紫外-可见-近红外(ultraviolet-visible-near infrared,UV-Vis-NIR)光谱对样品进行表征.结果表明,制备的银纳米三角片的边长约为100 nm,且为面心立方晶体(face centered cubic,fcc)结构;银纳米三角片的形貌与银纳米棒前驱液的加入量有关.通过分析UV-Vis-NIR光谱,发现银纳米三角片在830 nm处具有很强的表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)峰.因其良好的红外吸收性能,银纳米三角片可被应用于硅基薄膜太阳能电池的前电极.     

暴露锐钛矿高能晶面的异质结TiO_2/SrTiO_3光电化学性能研究

通过两步阳极氧化法结合水热法,制备不同水热反应时间条件下的异质结TiO_2/SrTiO_3纳米管阵列,利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、场发射投射电镜(FE-TEM)表征手段对异质结TiO_2/SrTiO_3材料进行表征,并通过开路电压谱和瞬态光电流图谱分析对异质结光催化材料的光电化学特性进行了研究,同时紫外光下降解罗丹明B(Rh.B)来研究异质结TiO_2/SrTiO_3材料的光电催化活性和耐光腐蚀稳定性.实验研究表明,TiO_2表面发生原位取代形成Sr TiO_3晶体颗粒,并促使TiO_2锐钛矿(004)晶面的趋向生长.水热1~5,h的异质结TiO_2/SrTiO_3纳米管阵列仍具有较好的催化活性.通过光电性能测试,水热反应2,h后的异质结材料表现出最好的光电化学特性.此外,光电催化结果表明,光电催化200,s、水热反应2,h的异质结材料的降解率是纯TiO_2纳米管的1.71倍,且表现出较好的耐光腐蚀稳定性.     

Fe2O3/BiFeO3铁电复合材料的光电化学性能

通过水热法制备氧化铁纳米棒阵列,用溶胶-凝胶法旋涂铁酸铋对纳米棒阵列进行修饰,以半导体复合的方式提高Fe2O3的光电化学性能;采用XRD、SEM对复合材料进行物相、形貌表征,通过电化学工作站测试复合材料的线性伏安曲线,交流阻抗;考察复合材料光电化学性能的增强机制.结果表明:氧化铁与铁酸铋复合的最佳退火温度为600℃,在...     

微量PVA衍生物改性纳米二氧化钛的可见光催化性能

为研究纳米复合材料的可见光催化活性和催化稳定性,用简易方法制备了具有共轭结构的聚乙烯醇衍生物(DPVA)改性的TiO_2基可见光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(DRS)和X射线光电子能谱(XPS)等对DPVA/TiO_2纳米复合材料进行了系统的分析与表征。以罗丹明B为模型污染物,通过跟踪该类纳米复合材料存在条件下罗丹明B的可见光降解反应,考察可见光催化活性和稳定性。结果表明:微量的共轭聚合物DPVA附着在纳米TiO_2表面,没有影响其晶型和晶粒尺寸,但显著提高了纳米复合材料的可见光吸收能力和可见光催化活性;当PVA与TiO_2的质量比为1∶200时,复合微粒表现出最好的可见光催化活性;该类纳米复合材料具有较好的可见光催化稳定性;在该类可见光催化降解罗丹明B的反应体系中,催化活性中心主要为纳米复合材料内的光生空穴。     

Oxygen-rich carbon-nitrogen quantum dots as cocatalysts for enhanced photocatalytic H2 production activity of TiO2 nanofibers

We developed an one-step hydrothermal method to synthesize carbon-nitrogen quantum dots(CNQDs) with oxygen-rich functional groups.The sample was characterized by TEM,AFM,FT-IR,XPS,UV-vis absorption and PL spectra.The 0/C and N/C atomic ratio of typical CNQDs with diameters of 3-6 nm are ca.0.4 and 0.2,respectively.Without noble metal cocatalyst,the photocatalytic H_2 production rate of CNQDs/TiO_2 nanofibers(NFs)(112.4 μmol h~(-1) g~(-1)) is 1.8 times higher than that of TiO_2 NFs.The good absorption of light contributes to the enhanced photocatalytic H_2 performance.The CNQDs could be promising in biomedical imaging,optical data recording storage and photo/electrocatalysis,etc.     

Preparation and film-growing mechanism of hydrous zirconia coated on TiO2

To overcome the photochemical activity of rutile used as a pigment and improve its durability in application, hydrous zirconia-coated TiO₂ was prepared by the precipitation method. High-resolution transmission electron microscope (HRTEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to characterize the morphology and surface structure of hydrous zirconia-coated TiO₂. The ζ-potential and ultraviolet (UV) absorption of both coated and uncoated rutile were examined. The results show that hydrous zirconia can not only improve the durability but also raise the lightness. A suitable ZrO₂ content of hydrous zirconia-coated TiO₂ is about 1.0wt%, and a dense film on the surface of rutile can be formed with better pigmentary properties. Based on the thermodynamic analysis, the zirconia-coating process and the film growth mechanism were discussed.     

CdS修饰低密度TiO2纳米棒阵列复合膜的制备及光电性能

为了提高CdS光敏层在TiO₂一维纳米棒阵列中的填充率,在TiO₂种子层的基础上,采用水热法于FTO导电玻璃表面生长了棒长较短、棒间距较大的低密度TiO₂一维纳米棒阵列膜,通过化学浴沉积在TiO₂纳米棒表面包覆CdS种子层,以此为基底采用水热法于TiO₂一维纳米阵列中生长CdS光敏层。采用SEM,XRD及紫外-可见吸收光谱对不同CdS水热生长时间的TiO₂/CdS复合膜结构进行了表征,并对其光电性能进行了研究。结果表明,低密度TiO₂纳米棒阵列有利于CdS生长液在阵列中渗入形成完全包覆的CdS种子层,CdS光敏层通过水热过程在整个TiO₂纳米棒表面均匀生长,逐渐形成CdS对TiO₂纳米棒阵列的完全填充和包覆,并在阵列顶端形成由CdS纳米短棒组成的花状修饰层;CdS的修饰将TiO₂一维纳米阵列膜的光吸收拓展至可见光区,水热生长7 h所得到的TiO₂/CdS复合膜具有最高光电流。所制备的CdS修饰低密度TiO₂纳米棒复合膜在太阳电池器件中具有很好的应用前景。     

TiO2/SiO2/GQDs双层增透膜的制备及其在太阳能板中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂ 和TiO₂ 纳米溶胶,采用水热法制备了石墨烯量子点（graphene quantum dots,GQDs）。为进一步提高光伏太阳能板的透光率,设计了一种TiO₂/SiO₂/GQDs双层增透膜结构。探究了薄膜的结构、自清洁性能和增透性能,并进一步讨论了GQDs在增透性中的作用。结果表明,SiO₂-TiO₂/TiO₂-GQDs结构的双层薄膜厚度为120 nm时,太阳能板上的光透过率由未涂敷的85%增加至95%。接触角实验和室外耐环境性能实验测试表明,复合膜层接触角为10°,并具有良好的亲水性和耐环境性能。此外,户外实验结果表明,涂覆该薄膜的太阳能电板发电效率提高6%。由此说明双层增透膜可有效地提高太阳能电池板的光能利用率和使用寿命,可高效地利用太阳能。     

水热法制备TiO2-ZnO纳米棒分级结构及其光电性能研究

为了增加光电极光生电子传输通道并提高其光敏剂的负载能力,采用两步水热法制备了一种新颖的TiO_2-ZnO纳米棒分级结构。采用水热法在FTO导电玻璃基底上生长TiO_2纳米棒有序阵列膜,通过浸泡提拉在TiO_2纳米棒上包覆一层ZnO溶胶,经烧结形成ZnO种子层;再次采用水热法于TiO_2纳米棒上生长ZnO纳米棒,形成TiO_2-ZnO纳米棒分级结构,通过旋涂辅助连续离子反应分别在TiO_2纳米棒阵列和TiO_2-ZnO纳米棒分级结构中沉积光敏剂CdS纳米晶,形成CdS/TiO_2纳米棒复合膜和CdS/TiO_2-ZnO纳米分级结构复合膜。利用SEM,TEM,XRD、紫外-可见吸收光谱、瞬态光电流图谱等表征和测试手段,对样品的形貌、结构、光吸收和光电性能进行了表征和测试。结果表明,与单纯的TiO_2纳米棒阵列相比,TiO_2-ZnO分级结构可以沉积更多的CdS光敏剂,CdS/TiO_2-ZnO纳米分级结构复合膜的光吸收性能和瞬态光电流均明显优于CdS/TiO_2纳米复合薄膜。凭借优异的光电性能,TiO_2-ZnO分级结构在太阳电池光阳极材料中具有很好的应用前景。     

CdS光化学修饰介孔TiO2及其增强的可见光催化活性

[目的]提高介孔TiO₂材料的光催化活性。[方法]采用蒸发诱导自组装法(EISA),以四氯化钛和钛酸丁酯为钛源,嵌段共聚物P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀)为模板剂,制备介孔TiO₂。用光化学修饰法将CdS掺进介孔TiO₂中,合成对可见光有较好响应的复合材料,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、原子吸收分光光度法(AAS)和光催化等手段对样品进行表征。[结果]XRD和TEM结果表明成功合成有序的六方介孔材料;AAS确定复合材料中Cd的含量为0.96mg/g;光催化于500 W氙灯下以2×10^-5mol/L次甲基蓝(MB)为模型污染物,结果显示CdS/TiO₂复合材料的可见光催化活性明显提高。[结论]光化学修饰法制备的介孔CdS/TiO₂复合材料可增强其可见光催化活性。     

Fabrication of visible-light responsive S-F-codoped TiO<Subscript>2</Subscript> nanotubes

Fabrication and S-F-codoping of TiO2 nanotubes were carried out by a one-step electrochemical anodization process to extend the photoresponse of TiO2 to the visible-light region. The prepared samples were annealed in air and detected by SEM, XRD, XPS and UV-vis DRS spectrophotometer. The results showed that the average tube diameter of the nanotubes was 150 nm and the average tube length was 400 nm. The doped TiO2 nanotubes exhibited strong absorption in visible-light region. Photoelectrocatalytic degradation efficiency of 4-CP over S-F-codoped TiO2 nanotubes was 39.7% higher than that of only-F-doped sample. Moreover, sulfur and fluorine codoped into substitutional sites of TiO2 had been proven to be indispensable for strong response and high photocatalytic activity under visible light, as assessed by XPS.     

纳米TiO2晶体的制备及光催化性能

采用Sol-Gel法成功地合成了TiO     

Zn掺杂锐钛矿TiO2的电子结构及光学性质的研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对Zn掺杂锐钛矿TiO_2进行了结构优化,并对掺杂前后的能带结构、电子态密度和吸收光谱进行了计算。研究表明:Zn掺杂锐钛矿TiO_2体系为间接带隙半导体,在价带顶部引入了杂质能级,杂质能级主要由O-2p轨道和Zn-3d轨道贡献,杂质能级的引入增强了TiO_2对可见光区的响应,增大TiO_2的光吸收范围。实验结果表明:Zn掺杂使锐钛矿TiO_2吸收边红移,并能增强TiO_2的光电效应,可用于材料的光阴极保护。     

A review on TiO2 nanotube arrays: Fabrication, properties, and sensing applications

Fabrication, properties, and sensing applications of TiO₂ nanotubes have been reviewed, and the highly ordered TiO₂ nanotube arrays made by anodic oxidation in fluoride-contained electrolytes highlighted. The effect of anodization parameters (electrolyte, pH, and voltage) on the titania nanotube size and shape were discussed. The excellent biocompatibility of TiO₂, the high orientation, the large surface area with tunable pore sizes, as well as the high electron transfer rate along with the nanotubes make TiO₂ nanotube array an ideal substrate for the sensor’s fabrication and application. The sensors based on the TiO₂ nanotube arrays for sensing hydrogen, oxygen, humidity, glucose and hydrogen peroxide all exhibited low detection limit, high stability, very good reproducibility and high sensitivity.