阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列及其表征

采用阳极氧化法在钛金属表面制备出致密有序的TiO2纳米管膜层.利用FESEM、XRD方法研究了不同阳极氧化时间、电解液组成以及退火对TiO2纳米管形貌的影响.讨论了TiO2纳米管的形成机制.     

载铂TiO2纳米管的制备及其光催化性能

将水热法制得的钛酸纳米管分别在300,400,500℃焙烧5h,得到含有一定量锐钛矿相的TiO2纳米管(ti-tania nanotubes,TNT).以该TNT为基体,H2PtCl6.6H2O为铂源,采用光还原沉积法制得载铂TiO2纳米管.通过X-射线衍射、透射电镜及X-射线光电子能谱等分析手段对制得纳米管的形貌、结构及组成进行了表征.以罗丹明B为模型污染物研究了载铂TiO2纳米管的光催化性能.结果表明:TiO2纳米管载铂后对罗丹明B的光催化降解效率比载铂前有较大提高,且洗去TNT外表面氯铂酸后制得的仅在纳米管内表面负载铂的TiO2纳米管具有更高的光催化活性.     

TiO2纳米管负载V2O5催化剂的制备、表征及其在3-甲基吡啶氨氧化反应中的应用

采用10 mol/L NaOH溶液对商品化TiO2进行碱处理制备TiO2纳米管,通过X射线粉末衍射、N2吸脱附、扫描电镜等手段表征了碱处理温度和时间对TiO2纳米管结构和形貌的影响.研究发现:120～150 ℃碱处理生成TiO2纳米管,180 ℃则为纳米棒;400 ℃焙烧后纳米管的BET比表面积大于100 m2/g,而纳米棒的比表面积小于50 m2/g.以TiO2纳米管为载体,采用浸渍法制备V2O5负载的催化剂,拉曼(Raman)光谱、程序升温还原(H2-TPR)分析等表明钒氧物种在TiO2纳米管表面呈高度分散状态.3-甲基吡啶氨氧化反应结果表明,以120 ℃制备的TiO2纳米管为载体负载V2O5催化剂的催化选择性最高.     

催化降解水中有机污染物的TiO_2纳米管改性方法研究进展

针对TiO2光催化材料在处理难降解有机物方面引起了水处理领域的研究热潮,本论文结合TiO2光催化材料的结构与性质,系统地论述了金属离子掺杂、表面贵金属修饰、非金属掺杂、表面光敏化和半导体复合等方法对TiO2纳米管改性的研究进展,评价了改性后TiO2纳米管改性的特点以及应用范围,对比了不同改性方法的优缺点,可为建立新的TiO2纳米管改性方法提供一定参考依据。     

ZnO纳米颗粒沉积增强TiO_2纳米管光催化活性

采用阳极氧化法制备TiO2纳米管,用光化学沉积法、将纳米管浸没在硝酸锌(Zn(NO3)2)溶液中,在纳米管表面沉积ZnO纳米颗粒.对样品进行了Raman谱、XRD和SEM表征.结果显示,TiO2纳米管为锐钛矿相,沉积ZnO没有改变TiO2的相结构.用甲基橙在紫外光辐照下的降解速率来评价ZnO/TiO2纳米管的催化活性.结果表明,Zn(NO3)2浓度为10-4 mol.L-1时制备的ZnO/TiO2纳米管,其降解甲基橙的活性最高,效率提高40.7%.     

TiO2纳米管的水热法合成研究

采用水热法合成了外径约为15 nm、壁厚约为1 nm的TiO2纳米管.通过采用TEM,XRD,TG-DSC等分析手段,对在不同工艺条件下获得的产物进行了表征,并对其光催化活性进行评价.研究结果表明,反应时间和反应温度对样品的结构和光催化活性有较大影响;TiO2纳米管的形成机理可能是氧化钛颗粒在强碱的作用下形成具有层状结构的碱金属钛盐,随着反应的进行逐渐卷曲而形成纳米管,这种自发的卷曲可能是由于弹性形变等多种因素的共同作用下以降低能量使其结构更稳定所致.经过酸处理以后可以得到含有H2TiO3组分的纳米管,该纳米管在300℃热处理后,H2TiO3受热分解转化为锐钛矿型的TiO2.     

脉冲制备TiO2纳米管及其表征

研究脉冲机制中不同电压和占空比下,交流电源对TiO2纳米管形貌以及光催化性能的影响. 通过脉冲电源,采用不同脉冲电压和占空比,在纯钛基体表面制备TiO2纳米管,并采用扫描电子显微镜 （SEM） 和能量色散光谱仪（EDS） 分析该膜层的表面形貌和元素组成,探究制备TiO2纳米管较优的电压和占空比参数. 采用优化条件下的TiO2纳米管探究其光催化降解甲基橙的性能. 实验结果表明,当脉冲电压从50 V 升高至80 V,占空比为15%时,获得TiO2纳米管表面质量最好,管径随电压的升高而增大;光催化6 h后,甲基橙溶液降解了21.2%. TiO2纳米管可通过脉冲电压阳极氧化法制备,并具有光催化降解甲基橙的能力.     

TiO2纳米管的改性及光助催化性能研究

利用水热法制备了两种TiO2纳米管催化剂,用不同浓度硫酸对制备得到的TiO2纳米管进行酸化。结合XRD、SEM、TEM、DRS等手段对制备得到的样品进行物理结构和表面特性分析。结果表明,水热法制备得到的TiO2纳米管径为15nm左右,壁厚2—3nm,长度为40-100nm。以酸性橙Ⅱ为目标物考察了TiO2纳米管及其被硫酸酸化过的TiO2纳米管在石英玻璃反应器的光催化氧化性能。结果表明,在相同的条件下酸化的TiO2纳米管催化活性要远远高于未酸化的TiO2纳米管,这可能是因为S—O键具有很强的诱导效应,使得表面Ti^4＋的Lewis酸性增强,使光生电子一空穴对的分离效率提高,促进光催化反应的进行,即提高了TiO2纳米管的光催化性能。     

高活性异质结TiO_2/SrTiO_3纳米管阵列及其光电催化性能

首先通过阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列薄膜,以TiO2纳米管为初始反应物和模板,在Sr(OH)2溶液中水热反应,然后热处理,合成了异质结TiO2/SrTiO3纳米管阵列.采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、场发射透射电子显微镜(FE-TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和激光拉曼(Raman)光谱测试手段对样品进行表征.最后通过紫外光照下亚甲基蓝(MB)的降解速率,评估异质结TiO2/SrTiO3光电催化活性.结果表明:部分TiO2发生原位取代在高度有序的纳米管表面形成了SrTiO3,并促使TiO2锐钛矿(004)晶面的取向生长;与纯TiO2纳米管相比,该异质结TiO2/SrTiO3活性提高非常明显,特别是阳极氧化2 h异质结TiO2/SrTiO3,光电催化15 min,MB降解率高达99.66%.此外,讨论了异质结纳米管长度对光电性能的影响.本文所提出的合成异质结TiO2/SrTiO3纳米管阵列的方法,为异质结TiO2/ATiO3(A=Ca、Ba等)复合材料的合成提供了基础.     

阳极氧化法制备有序TiO_2纳米管阵列

以NH4F/乙二醇为电解液对Ti箔进行阳极氧化,通过对溶液中水的含量、氧化电压、时间等参数的控制,制备了高度有序TiO2纳米管.分别利用XRD和SEM对TiO2纳米管阵列的物相组成和形貌结构进行了表征,结合氧化过程电流密度变化探讨了TiO2纳米管的生长机理.研究结果表明:TiO2纳米管阵列的形成须经历致密氧化层的形成、多孔层的形成以及纳米管的形成与稳定生长3个阶段的演化.     

TiO2纳米管薄膜的制备与光学性能研究

用阳极氧化法以NH4F和含水丙三醇作电解液在室温条件下制备TiO2纳米管薄膜。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）和紫外可见光谱分析（UV-Vis）对纳米管薄膜的结构与性能进行表征,研究阳极氧化电压、退火处理对TiO2纳米管薄膜形貌的影响。研究结果表明：随着阳极氧化电压的增高纳米管直径增大,当阳极氧化电压为70V,80V,90V,100V时制备的纳米管直径为143nm,167nm,191nm,215nm;在阳极氧化电压为100V、退火温度为380℃时制备出的TiO2纳米管薄膜的吸收性能最好,其吸收率在紫外光区达到92%。     

阳极氧化温度对TiO_2纳米管双室光电特性与产氢性能的影响

使用阳极氧化法,在含氟乙二醇电解液体系中制备出高度有序的TiO2纳米管阵列,并将其运用于双室光电解池中,在无任何外加电压条件下制备氢气.通过光催化制氢及光电化学性能测试,系统性地研究了不同氧化温度对TiO2纳米管产氢速率,光电流密度与光电转化率的影响.实验结果表明,TiO2纳米管的光电催化性能受氧化温度影响,并随氧化温度的降低而升高.40℃下制备的TiO2纳米管产氢速率为0.8 m L/（cm^2·h）,当温度降低至15℃时,TiO2样品产氢速率升高至2.3 m L/（cm^2·h）,单位面积产氢量增加1.87倍.     

Fabrication of visible-light responsive S-F-codoped TiO_2 nanotubes

Fabrication and S-F-codoping of TiO2 nanotubes were carried out by a one-step electrochemical ano-dization 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. Photoelectro-catalytic 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.     

Synthesis of TiO2 nanotubes film and its light scattering property

TiO2 nanotubes with diameters of 10 nm and lengths up to 600 nm were fabricated by directly using commercial TiO2 powders P25 as the precursors via sonication-hydrothermal combination approach. TiO2 nanotubes were characterized by means of X-ray powder diffractometer （XRD）, scanning electron microscope （SEM）, selected area electron diffraction pattern （SAED） and transmission elec- tron microscope （TEM）. The light scattering property of film electrodes modified with TiO2 nanotubes was studied and revealed that TiO2 nanotubes can be used as the light scattering centers to increase the light absorption in dye-sensitized solar cells. The TiO2 nanotubes film electrodes mixed with 10% small nanoparticles TiO2 had both strong light scattering property and fine mechanical characteristics, and this kind of electrodes can be used as electrodes in improving the conversion efficiencies of dye-sensitized solar cells.     

TiO2纳米管阵列的制备及其光催化效率研究

以质量分数（下同）0.3%NH4F＋ethylene glycol＋1%H2O为电解液采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管,研究了阳极氧化时间和退火温度对TiO2纳米管表面形貌、晶体结构和光催化效率的影响,比较了不同电解液制备的TiO2纳米管和溶胶凝胶法制备的TiO2薄膜的光催化效率.应用X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（FESEM）对TiO2纳米管的形貌和结构进行了分析.结果表明：在阳极氧化恒电压50 V、阳极氧化48 h、450℃退火4 h条件下制备的TiO2纳米管具有最高的光催化效率,其光催化效率明显高于溶胶凝胶法制备的TiO2薄膜（4.4倍）,也高于0.5%HF电解液和弱酸水溶性电解液（0.5%HF＋1 mol/L NH4H2PO4）制备的TiO2纳米管的光催化效率.     

Fabrication of a TiO2-P25/(TiO2-P25+TiO2 nanotubes) junction for dye sensitized solar cells

The dye sensitized solar cell（DSSC）, which converts solar light into electric energy, is expected to be a promising renewable energy source for today’s world. In this work, dye sensitized solar cells, one containing a single layer and one containing a double layer, were fabricated. In the double layer DSSC structure, the under-layer was TiO₂-P25 film, and the top layer consisted of a mixture of TiO₂-P25 and TiO₂ nanotubes. The results indicated that the efficiency of the DSSC with the double layer structure was a significant improvement in comparison to the DSSC consisting of only a single film layer. The addition of TiO₂-P25 in the top layer caused an improvement in the adsorption of dye molecules on the film rather than on the TiO₂ nanotubes only. The presence of the TiO₂ nanotubes together with TiO₂-P25 in the top layer revealed the enhancement in harvesting the incident light and an improvement of electron transport through the film.     

UV-辐照TiO_2纳米管阵列脱色甲基橙废水研究

在近中性的电解液中,采用恒电压阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列膜催化剂,研究了阳极氧化电压、氧化时间、电解液中氟离子浓度等对二氧化钛纳米管阵列表观形貌的影响,并分析了其晶型.以甲基橙模拟废水为目标物,测试了催化剂的光催化脱色效率.结果表明:催化剂的制备条件影响其表观形貌和晶型,进而影响其光催化效率;本实验制备的TiO2纳米管阵列的孔内径约为30~50 nm,壁厚约20~25 nm;热处理前催化剂为无定形型,550℃下热处理后的催化剂晶型以锐钛矿为主;同直接光解相比,光催化脱色甲基橙废水的效率提高了40%.     

TiO_2纳米晶薄膜电极的瞬态光电流特性

采用 Ti Cl4 水解法制备 Ti O2 纳米微粒 ,并研究这种微粒形成的纳米晶薄膜电极的瞬态光电流特性 .利用能带模型和循环伏安特性讨论 Ti O2 纳米晶薄膜电极光生电荷的产生及转移动力学规律 .