阳极氧化制备TiO_2纳米管及总磷的光电催化消解（英文）北大核心CSCD

总磷是检测水体富营养化的重要指标,因此研究其消解具有重要的意义。总磷的消解方法有很多,例如传统的高温消解、微波消解、紫外消解、电催化消解、光催化消解等,但是既高效又简易洁净的消解方法仍在不断的研究中。研究了一种基于光电催化的总磷的消解方法,通过在二氧化钛工作电极和对电极之间外加适当的电压来减少电子-空穴对的复合。介绍了用于总磷的光电催化消解中的光催化剂的二氧化钛纳米管的阳极氧化法制备、特性表征及其用于总磷的光电催化消解。阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管具有较好的催化活性。将其用于总磷的光电催化消解实验,当2V电压协助光催化消解2h后,消解率达到65.4%,较光催化高了20.7%,较电催化高了61.3%。实验结果表明,与光催化消解、电催化消解方法相比,通过在工作电极和对电极之间添加适当的外加电压的光电催化消解方法可以有效地提高总磷的消解率。     

阳极氧化制备TiO_2纳米管及总磷的光电催化消解（英文）

总磷是检测水体富营养化的重要指标,因此研究其消解具有重要的意义。总磷的消解方法有很多,例如传统的高温消解、微波消解、紫外消解、电催化消解、光催化消解等,但是既高效又简易洁净的消解方法仍在不断的研究中。研究了一种基于光电催化的总磷的消解方法,通过在二氧化钛工作电极和对电极之间外加适当的电压来减少电子-空穴对的复合。介绍了用于总磷的光电催化消解中的光催化剂的二氧化钛纳米管的阳极氧化法制备、特性表征及其用于总磷的光电催化消解。阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管具有较好的催化活性。将其用于总磷的光电催化消解实验,当2V电压协助光催化消解2h后,消解率达到65.4%,较光催化高了20.7%,较电催化高了61.3%。实验结果表明,与光催化消解、电催化消解方法相比,通过在工作电极和对电极之间添加适当的外加电压的光电催化消解方法可以有效地提高总磷的消解率。     

基于一维TiO_2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

介绍了一种采用宽禁带半导体二氧化钛纳米管阵列薄膜材料制备β伏特效应同位素电池的方法.通过对金属钛片的电化学阳极氧化制备了垂直定向、有序排列的二氧化钛纳米管阵列薄膜,研究了退火条件对二氧化钛纳米管阵列薄膜半导体光电性能的影响.通过与镍-63辐射源的集成封装,形成三明治结构镍-63/二氧化钛纳米管阵列薄膜/钛片的β伏特同位素电池.实验结果表明,基于氩气氛围下450?C退火的黑色二氧化钛纳米管阵列薄膜具有高的氧空位缺陷浓度和宽的可见-紫外吸收光谱.在使用β辐射总能量为10 m Ci的镍-63辐射源时,同位素电池的开路电压为1.02 V,短路电流75.52 n A,最大有效转换效率为22.48%.     

水热法制备二氧化钛纳米管-石墨烯复合光催化剂及其光催化性能

采用水热法制备了二氧化钛纳米管-石墨烯的复合光催化剂。利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和拉曼光谱仪对复合材料进行了表征与分析,并对其光催化性能进行了测试。结果显示,同纯二氧化钛纳米管相比,二氧化钛纳米管-石墨烯的光催化性能较高。石墨烯与二氧化钛纳米管复合,充当电子受体,载流子迁移率得到提高,从而提升了光催化性能。     

阳极氧化法制备Y型TiO2纳米管

在含有质量分数为0.5%的NH₄F和体积分数为5% 的H₂O的乙二醇混合溶液中,采用三步阳极氧化法制备了表面形貌高度有序的Y型TiO₂纳米管阵列。讨论了钛片预处理过程对优化TiO₂纳米管阵列表面形貌的影响以及采用升温法制备Y型TiO₂纳米管的内在机理,并在较宽的温度范围内(20~60 ℃)对钛片进行阳极氧化。实验结果表明当阳极氧化第三步的电解液温度设置在40 ℃以上时,Y型TiO₂纳米管阵列的顶端将出现环状纳米线、管壁破裂以及管长减小等现象,不利于保证Y型TiO₂纳米管阵列的整体质量。因此,30~40 ℃是选取阳极氧化第三步温度的理想范围。     

有序TiO2纳米管阵列结构的可控生长及其物相研究

分别在HF水溶液、含NH₄F和H₂O的乙二醇有机溶液中对Ti箔进行阳极氧化,得到TiO₂纳米管阵列结构.该结构高度有序、分布均匀、垂直取向,且通过阳极氧化工艺条件(如阳极氧化电压、电解液的选择与配比以及氧化时间等)可实现对其结构参数(如管径、管壁厚度、管密度、管长等)的有效控制.利用XRD研究了TiO₂纳米管阵列的物相结构.结果表明：退火前的TiO₂纳米管阵列为无定形结构;分别在真空和氧气氛中50 关键词： 2纳米管阵列')" href="#">TiO₂纳米管阵列 阳极氧化 可控生长     

铂修饰花状石墨烯催化还原CO_2反应

为了利用太阳能将CO_2选择性转化为高价值化工品,首次制备了担载于泡沫铜的载铂花状石墨烯电阴极与镀铂TiO_2纳米管光阳极协同光电还原CO_2。阴极催化剂的SEM图显示,载铂石墨烯呈现明显的花状结构,而阳极载铂二氧化钛纳米管的XRD图显示,经过反应的二氧化钛纳米管结构稳定,表明在反应过程中二氧化钛纳米管能够稳定的提供协同催化作用。与纯光照或纯电催化还原CO_2相比,光电协同催化有效提高了CO_2还原效率,使得产物C原子转化率达到998.6 nmol/(h·cm~2)。     

高度有序TiO2纳米管阵列的制备及其生长机制

采用金属钛片和石墨分别作为阳极和阴极,氢氟酸和醋酸的混合溶液为电解液,通过阳极氧化法制备高度有序的TiO2 纳米管阵列. 经过场发射扫描电子显微镜(FESEM), X-射线电子衍射仪分别对样品的形貌,结构进行了研究. 结果表明,TiO2 纳米管的尺寸,形貌都随着外加电压、反应时间的变化而变化;随着退火温度的提高,TiO2 纳米管的结构逐渐由锐钛矿相向金红石相转变. 另外,我们讨论了TiO2 纳米管阵列形成机制.     

直接热氧化制备氧化钛薄膜电极的研究Ⅱ.光电性能

采用电化学阻抗谱和光电响应等手段对在光照下热氧化制备的氧化钛膜的阻抗和光电性质进行了研究 .结果表明 ,随氧化温度升高 ,界面电荷转移电阻减小 ,光电流逐渐增大 ,苯胺的光电催化速率降解增大 .温度大于6 0 0℃后 ,电极的光电性能急剧降低 .热氧化制备的氧化钛膜电极的结构、界面电荷转移电阻、光电流和光电催化降解苯胺的速率之间存在良好的相关性     

CdS化学修饰TiO2纳米管阵列电极的传质特性分析

通过声电阳极氧化-化学沉积的方法制备CdS修饰的TiO₂纳米管阵列,并对其进行形貌表征及光电性能和传质特性的研究。结果表明;相对于未修饰的TiO₂纳米管列电极,CdS纳米粒子的化学修饰在增强电极对可见光吸收能力的同时,可减小电荷载流子的迁移阻力而有效提高光生电荷的分离和传递速率。在超声场中进行化学沉积,CdS纳米粒子可在TiO₂纳米管壁上均匀沉积,使得传质阻力进一步降低而获得相对最大的光电流和电荷载流子密度(9.29×10¹⁹cm^-3)。     

PATP在Ag/TiO_2纳米管基底上的表面增强拉曼散射和光催化过程研究

表面增强拉曼散射(SERS)是一种超灵敏、高选择性的分析方法,越来越受到人们的关注。对巯基苯胺(PATP)由于其易吸附在大多数SERS基底表面,并可以产生极强的SERS信号,因此常被用作SERS的探针分子。二氧化钛(TiO_2)是一种目前常用的光催化剂,但是其催化效率仍有待提高。将贵金属与TiO_2复合是提高其催化效率的有效手段。本文采用电化学阳极氧化法制备了二氧化钛纳米管(TiO_2NTs),并采用光化学还原方法在表面沉积了贵金属银,制备了一种同时具有SERS和催化性能的双功能基底,即银纳米粒子修饰的二氧化钛纳米管(Ag/TiO_2NTs),研究了PATP分子在该基底上的光催化过程,并与在银镜基底上的光催化过程进行了比较。我们发现,Ag/TiO_2NTs基底上的PATP在催化过程中峰强度逐渐减弱,但没有新峰的出现;而在银镜基底上PATP的峰强度随光照时间却几乎没有变化,证明了PATP分子在Ag/TiO_2 NTs上的光催化降解过程。本文还对Ag/TiO_2NTs上PATP的催化过程进行了动力学分析,结果表明PATP在该基底表面的催化反应为一级反应。     

化学镀制备镍纳米线/管阵列铂钯催化剂载体

以阳极氧化铝作为模板,用化学镀的方法制备了可以用作铂钯复合催化剂载体的镍纳米线和纳米管阵列,利用置换反应将铂钯复合催化剂沉积在镍纳米阵列材料上．SEM图片表明镍纳米线的平均直径 为100 nm,镍纳米管的平均内径为20 nm． EDS扫描的结果表明铂钯元素均匀地分布在阵列材料上．循环伏安研究发现载有铂钯催化剂的镍纳米管阵列对乙醇氧化的电催化活性明显高于载有铂钯催化剂的镍纳米线阵列．     

N-F共掺杂锐钛矿二氧化钛(101)面纳米管的第一性原理研究

共掺杂是提高二氧化钛纳米管可见光催化性能的一种有效方式. 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了N单掺杂、F单掺杂及N-F共掺杂二氧化钛纳米管的原子结构、电子性质和光学性质. 计算结果表明, 相比N单掺杂和F单掺杂, N-F共掺杂二氧化钛纳米管的形成能更低, 掺杂后的体系热力学稳定性更好. 此外, 相比未掺杂时的带隙, N-F共掺杂后体系的带隙变化最多, 减少了0.557 eV, 而这主要源于价带顶附近的杂质能级的贡献. 此外, 通过分析掺杂后的光催化活性发现, N-F共掺杂时纳米管的还原性和氧化性都有所降低, 但并没有丧失活性, 并且光吸收谱表明, 共掺杂体系的红移现象最为明显. 因此, N-F共掺杂可有效提高二氧化钛纳米管可见光的光催化性能.     

Nb/Al-AlO_x/Nb隧道结制备中压控电压源阳极氧化工艺研究

采用计算机程控的压控电压源阳极氧化模式研究制备出自对准Nb/Al-AlOx/Nb隧道结的绝缘层Nb2O5/Al2O3/Nb2O5。研究了氧化电压、氧化层的厚度和氧化时间的关系。当阳极氧化电压变化率低于8V/min时,阳极氧化层的厚度基本取决于氧化电压的大小,而与氧化电压变化率无关。我们已采用电压源阳极氧化技术成功制备出超导Nb/Al-AlOx/Nb隧道结。     

Enhanced Photoelectrochemical Property of Zn Loaded TiO2 Nanotube Arrays Electrode

采用计时电流法制备了负载Zn纳米粒子的TiO₂纳米管阵列电极．通过阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列电极,然后通过控制计时电流沉积时间来控制负载在TiO₂纳米管上Zn纳米颗粒的沉积量和 沉积尺寸．SEM和XRD分析结果显示,沉积时间为3～5 s时,负载在TiO₂纳米管上的Zn粒子的直径为15～25 nm．UV漫反射光谱发现负载Zn的TiO₂纳米管阵列电极比没有负载的样品吸收487～780 nm的光更强;在高压汞灯照射下,前者比后者的光电流响应提高了50%．     

多种金属/TiO2核壳纳米棒阵列的通用制备方法

使用了一种具有较大通用性的方法制备了金属/二氧化钛(TiO₂)核壳纳米结构. 采用电沉积方法在多孔氧化铝模板(AAO)孔洞中沉积壁厚均一的TiO₂纳米管,TiO₂纳米管的壁厚可以通过沉积时间来控制,而纳米管的直径和长度则由模板孔洞大小和模板厚度决定. 采用这种方法制备的TiO₂纳米管顶端是开放的,而底端连接在电沉积前溅射在AAO模板背面的金膜上. 这种TiO₂纳米管阵列结构适合进行二次电沉积,以它为模板将Pd、Cu、Fe等金属沉积到纳米管中形成核壳纳米棒结构. 这是一种可以用于制备多种金属/TiO₂核壳纳米结构的通用方法,采用这种方法制备的金属/TiO₂核壳纳米棒结构具有填充率高和取向性好的特点,而且它们的壁厚和长度可以通过分别改变两步电沉积的时间来控制.     

锐钛矿相TiO2纳米管的制备及其染料敏化太阳电池

以商用金红石相TiO₂粉末为原料,通过在碱性溶液中150℃水热48h的方法合成TiO₂纳米管.采用SEM,TEM,XRD分析手段对TiO₂纳米管的形貌和结构演变进行了表征.制成的TiO₂纳米管与TritonX-100,乙酰丙酮混合后,通过丝网印刷的方法涂敷到ITO导电玻璃衬底上,并且在450℃下烧结30min后得到可应用于染料敏化太阳电池的多孔光阳极.将此光阳极浸泡于N719染料敏化后,与镀铂对电极组装电池,两者之间灌 关键词： 2纳米管')" href="#">TiO₂纳米管 染料敏化太阳电池 水热法     

聚茜素红S功能化碳纳米管修饰电极测定水中的对苯二酚

通过电聚合制备了聚茜素红S-多壁碳纳米管修饰丝网印刷电极,用于水中对苯二酚的测定。考察了对苯二酚在修饰电极上的电化学行为。该修饰电极对对苯二酚的氧化还原反应具有明显的电催化作用。用示差脉冲伏安法测定了水中对苯二酚的含量,其氧化峰电流在5.02×10-5—1.52×10-3m ol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检出限为2.37×1-0 5m ol/L,加样回收率在98.1%—106.9%之间。所制备的修饰电极可应用于水中对苯二酚的现场快速检测。     

氮气火花开关击穿机制的理论和数值研究

三电极气体火花开关带有触发极,相比两电极开关,其开关导通的可控性较高,工作电压较低且抖动小,所以气体火花开关中三电极开关的应用较为广泛.本文针对大气压氮气环境下的两电极开关和三电极开关的击穿机制进行了理论与数值模拟研究.通过理论和数值计算发现,对于平板-平板的两电极开关来说,低电压下(小于6.3 kV)无法产生流注击穿,高电压下(大于6.3 kV)会先形成由阴极到阳极的负流注,然后再形成由阳极向阴极的正流注.而在三电极开关的击穿过程中,首先会在触发极和绝缘体之间发生击穿,然后这个通道不断向阴阳极扩展,最终形成阴阳极之间的电弧通道.在本文的计算工况下,如果需要阴极-触发极、阳极-触发极同时击穿的话,其阴极-触发极之间的外加电压需要大于1.18 kV,而阳极-触发极之间的外加电压需要大于3 kV.当考虑触发极的场致发射后,该击穿阈值可以显著降低.     

镶嵌Pt的二氧化钛纳米管的合成及其光催化性能研究

以金红石相二氧化钛(TiO₂)粉体为原料,采用水热法合成了二氧化钛纳米管(Titania nanotubes,简写为TNTs),然后把H₂PtCl₆的无水乙醇溶液引入到TNTs中,得到镶嵌Pt的二氧化钛纳米管(Pt/TNTs)。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征,并重点研究了Pt/TNTs的光催化性能。结果表明,有直径约为3 nm的 Pt纳米粒子插入到了TNTs中,且Pt粒子以Pt单质的形式存在。Pt/TNTs在可见光区域表现出较强的吸收,并且其起始吸收带边发生明显红移。紫外光催化降解甲基橙实验结果表明,金红石相TiO₂,TNTs和Pt/TNTs对甲基橙溶液的降解率分别达到46.8%, 57.2%和84.6%,Pt/TNTs的光催化活性较金红石相二氧化钛粉体和纯TNTs有显著的提高。