阳极氧化法在钛网上制备TiO2纳米管阵列的研究

以NH4F的乙二醇溶液为电解液,采用阳极氧化法在钛网表面制备了有序TiO2纳米管阵列.通过XRD、SEM等对TiO2纳米管阵列的结构、形貌进行表征,利用紫外-可见分光光度计对所制备样品的紫外可见吸收特性进行了表征.结果表明:在一定时间范围内,随着氧化时间的增加,纳米管管长和管径都会增大,但超过一定时间后,纳米管破损明显加剧且有脱落现象.另外,所制备样品的光学禁带(Eopt)比块状样品的大,但随着氧化时间的延长,纳米管的光学禁带并没有发生显著变化.不同时间下制备的纳米管对可见光的吸收率不一样.     

阳极氧化工艺制备TiO2纳米管阵列及其碳包覆改性

首先采用阳极氧化工艺制备了TiO2纳米管阵列,然后利用水热工艺对其进行C包覆改性,探讨了热处理温度、F-浓度、阳极氧化电压、阳极氧化时间等参数对TiO2纳米管阵列形貌及性能的影响,并初步研究了其生长机理.通过实验得到TiO2纳米管阵列的最佳制备条件:F-浓度0.5wt;;阳极氧化电压30 V;阳极氧化时间1h;热处理温度450℃.C包覆改性后的TiO2纳米管阵列对可见光的吸收明显增强,尿素浓度为20wt;时制得的TiO2纳米管阵列对亚甲基蓝的光降解率高达92.7;,相较于未进行C包覆改性的TiO2纳米管阵列提高了7.9;,说明C包覆改性可以显著提高TiO2纳米管阵列的光催化性能.     

二次阳极氧化对TiO2纳米管阵列形貌及光电催化性能的影响

在含水量为2wt;的0.3wt; NH4F和乙二醇电解液中,通过二次阳极氧化法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列(TNT).利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征方法对TiO2纳米管阵列的形貌、晶型进行表征.结果表明,二次阳极氧化法形成的TNT更加规整,纳米管孔径大小一致.XRD分析显示二次阳极氧化法形成的TNT锐钛矿相衍射峰更强.光催化降解实验表明,二次阳极氧化制备的TNT对X-3B的降解效率是一次阳极氧化TNT的1.45倍.     

TiCl4处理对TiO2薄膜显微结构以及染料敏化太阳电池性能的影响

本文通过粉末涂敷法制备了纳米TiO2多孔膜,并用40 mM的TiCL4水溶液对多孔膜进行了表面处理,发现TiCl4处理对多孔薄膜的显微结构有重要影响.通过纳米TiO2多孔膜的表面形貌分析,发现TiCl4处理降低了薄膜因高温烧结而出现的"龟裂"现象,同时薄膜中微空洞数量增加,分布更均匀,进而显著提高了染料敏化太阳电池的光电转化效率.     

CdS/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能

采用阳极氧化法在纯钛箔上制备出TiO2纳米管阵列,再通过化学水浴沉积法在TiO2纳米管阵列上负载CdS纳米颗粒.利用XRD、FESEM和UV-Vis分光光度计对样品的晶体结构、微观形貌和光学性质进行表征,并研究了不同含量CdS负载的复合薄膜对光催化降解气相苯性能的影响.结果表明,CdS纳米颗粒均匀沉积到TiO2纳米管阵列上,所制备的复合薄膜光吸收带边均扩展到了可见光区.CdS的修饰大幅度提高了TiO2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,其中负载CdS质量分数为3;的TiO2纳米管阵列光催化活性最佳,80 min内对气相苯的去除率为80;,终产物CO2的浓度为640 mg/m3.     

UV-O3照射处理对柔性染料敏化光阳极性能的影响

分别从UV-O3照射ITO-PEN基板和低温烧结后光阳极薄膜两个角度,采用XRD、SEM、接触角测量仪等手段,系统的分析了UV-O3照射处理对光阳极光电性能的影响.研究表明:UV-O3照射处理能够改善基板表面的亲水性,提高了浆料在ITO-PEN基板表面的涂覆均匀性;同时UV-O3照射处理还可以有效的去除低温烧结后光阳极TiO2薄膜中残余的有机物,改善了光阳极TiO2薄膜的导电性及其内部不同粒径TiO2纳米颗粒之间的连接性,使电池的短路电流密度得到了提升,最终使得电池的光电转化效率由5.30;提高到了5.71;.     

热处理对TiO2薄膜的影响及其光催化性能探究

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜,探究不同热处理温度对TiO2薄膜的影响及其在紫外光催化下对亚甲基蓝的降解性能,通过热重分析仪(TG-DTG)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积和孔结构分析仪、扫描电镜(SEM)、接触角测试对薄膜的热稳定性、晶相组成、比表面积和孔结构、表面形貌、接触角进行表征分析.结果表明:TiO2的晶型随着热处理温度的升高而发生从锐钛矿型到金红石型的相转变;不同热处理温度下TiO2不同晶型影响紫外光催化降解亚甲基蓝的效果;450℃热处理后的TiO2薄膜结构致密,孔径分布窄,在紫外光照射下对亚甲基蓝的降解率最好,经紫外光照射60 min后,其降解率为100;,且接触角最小为7.8°,表现出超亲水性.     

纳米TiO2对氧化铝质多孔陶瓷膜支撑体烧结过程的影响

采用原位水解法,以钛酸四丁酯为前驱体,研究了纳米TiO2对多孔陶瓷膜支撑体烧结过程的影响.结果表明,以钛酸四丁酯为前驱体,采用原位水解法可以将纳米TiO2与大粒径的氧化铝颗粒均匀混合,起到良好的助烧结作用;预烧温度在一定程度上起到调节纳米TiO2添加量的作用并影响支撑体的各项性能.当预烧温度为1300℃,纳米TiO2添加量为0.4wt;时,支撑体经1650℃煅烧2h后,支撑体内部的细颗粒迁移至粗颗粒颈部而基本消失,一定程度上提高支撑体的抗折强度.随着保温时间延长,支撑体的抗折强度不断提高,孔径逐渐增大.但是,较多量的纳米TiO2存在于支撑体内部,起不到良好的助烧结作用.     

染料敏化太阳能电池的电子传输和复合特性研究

采用丝网印刷方法在透明导电玻璃上制备了不同厚度的TiO2纳米颗粒多孔薄膜光阳极,并与Pt对电极和I-/I3-电解液组装成染料敏化太阳能电池.通过电池的I-V特性、强度调制光电流谱、强度调制光电压谱和电化学阻抗谱分析,获得了电池的光伏性能和反映电子传输、复合和收集的动力学参数.结果表明:随着TiO2光阳极厚度从5μm逐渐增加到14 μm,电池的光电转换效率从4.67;逐渐增加到8.21;,光生电子在光阳极中的传输时间从2.74 ms逐渐增加到7.84 ms,电子扩散系数从3.88×10-5 cm2·s-1增加到1.10×10-4cm2 ·s-1,电荷收集效率逐渐减小,结合这些参数,分析了染料敏化电池中电子传输、复合和收集的动力学过程.     

水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶生长动力学及其光电性能的影响

以钛酸丁酯为原料,在碱性条件下水热合成了锐钛矿相TiO2纳米晶.采用X射线衍射仪、比表面积测试仪、扫描电子显微镜等方法对纳米晶粒的晶体结构、比表面积以及光阳极的表面形貌分别进行表征,研究水热反应温度对TiO2纳米晶生长动力学过程的影响规律.结果表明:随着温度的升高,锐钛矿相纳米晶的平均晶粒尺寸先增大后减小.光电转换性能测试表明,电池的光电转换性能随着水热反应温度的升高而增大,在220℃时获得最大光电转换效率4.05;( 1sun,100 mW/cm2).并分析了水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶粒的生长动力学过程和电池光电转换性能的影响机制.