水热法制备TiO_2纳米线薄膜的光生阴极保护性能

应用水热法在钛箔表面制备TiO2纳米线薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见分光光度法对薄膜进行表征,用电极电位和电化学阻抗谱考察TiO2光生阴极保护性能.结果表明:薄膜由纵横交错的锐钛矿型TiO2纳米线组成,纳米线的直径约10nm.在150℃下反应6h生成的TiO2纳米线薄膜在0.3mol·L-1 Na2SO4溶液和0.3mol·L-1 Na2SO4+0.5mol·L-1 HCOOH混合溶液中对与TiO2薄膜耦连的403不锈钢均有良好的阴极保护效应.TiO2膜所在溶液中含有HCOOH时,可使耦连的403不锈钢在0.5mol·L-1 NaCl溶液中电极电位负移约545mV,界面反应电阻显著变小,表明电解质溶液加入HCOOH可以增强TiO2纳米线薄膜对403不锈钢的光生阴极保护效应.     

稀碱溶液中水热法制备柔性TiO2纳米须薄膜的生长机制及表征

以柔性不锈钢基底上经磁控溅射沉积的钛膜为钛源, 在1 mol·L^-1的低浓度NaOH溶液中水热法制备了朝基底上方取向生长的大长径比柔性TiO₂纳米须薄膜, 考察了钛膜沉积条件对纳米须薄膜的影响, 系统研究了水热反应条件对薄膜生长过程的影响及TiO₂纳米须薄膜的形成机制. 通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行了表征. 结果表明, 与室温沉积的钛膜相比, 600 ℃下沉积的钛膜水热后得到的纳米线薄膜与基底的附着力更好. 所得TiO₂纳米须为单晶锐钛矿, 经由Na₂Ti₂O₄(OH)₂、H₂Ti₂O₅·H₂O转变而来. 纳米须形成于水热阶段, 平行于Na₂Ti₂O₄(OH)₂的(100)晶面择优取向生长, 纳米须经历了纳米片→纳米线束→纳米线的裂解生长过程. 朝基底上方取向生长的纳米须薄膜的形成是低浓度NaOH溶液与较高水热温度(220 ℃)协同作用的结果. 进一步在Na₂SO₄溶液中研究了薄膜电极的光电化学性能, 结果表明, TiO₂纳米须薄膜的光电性能明显优于零维纳米颗粒薄膜和二维纳米片薄膜, 显示了良好的应用前景.     

水热法制备三维网状TiO2纳米线薄膜及其光电化学性能

为了构建纳米二氧化钛(TiO2)的特殊结构以提高TiO2纳米材料的光催化性能, 利用水热法在钛箔表面制备了三维网络结构的TiO2纳米线薄膜(W-film). 通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)及X射线衍射(XRD)仪对样品进行了表征. 结果表明, 三维网络TiO2纳米线薄膜是由大量非定向生长的锐钛矿型纳米线组成, 直径为10-30 nm, 长度大于5 μm. 利用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对W-film 进行光学性能研究, 结果表明在350-700 nm波长范围内W-film的吸光度均大于TiO2纳米粒子(P25)薄膜(P-film)的吸收度, 同时吸收带边发生红移, 且吸光度随水热时间增加而增加. 进一步在Na2SO4溶液中研究了W-film的光电化学性能, 结果表明其光电化学性能较P-film优异. 并以甲基橙为目标降解物考察了W-film的光催化性能. 在相同测试条件下, W-film光催化降解甲基橙的速率是P-film的2.3倍, 展示了良好的应用前景. 这种复合W-film电极兼有柔性和可外加电场的双重优点, 拓展了TiO2薄膜的应用领域.     

溶胶-凝胶法制备改性TiO2纳米薄膜及其防腐蚀性能

应用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术在316L不锈钢表面分别制备TiO2纳米膜和 B-Fe-Ce改性的TiO2纳米膜. 采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱法和能量分散谱(EDS)对薄膜进行表征,通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位阳极极化曲线的测试考察薄膜的耐蚀性及对不锈钢的保护性能. 结果表明:两种纳米薄膜均含锐钛矿型的TiO2纳米颗粒,纯TiO2纳米膜与改性后的纳米膜中颗粒直径分别约为15和10 nm. TiO2/316L不锈钢和 B-Fe-Ce-TiO2/316L不锈钢膜电极浸泡在0.5 mo.lL-1 NaCl溶液后,后者的电化学反应电阻较大,动电位阳极极化曲线的稳定钝化区较宽,击穿电位更高,说明改性的纳米膜的耐蚀性及其保护性能更好.     

TiO2纳米管与纳米线的制备及光电化学研究

利用钛箔表面沉积一层TiO2纳米粒子作为晶种,与NaOH反应,通过改变反应温度制备了TiO2纳米管与纳米线.在170℃,48 h的条件下合成了TiO2纳米管.在180℃时得到另一种一维的TiO2纳米线.并用XRD,SEM,SAED,EDS及HRTEM等分析手段对两种产物的成分、形貌、结构进行表征.对TiO2纳米管电极的光电化学性能进行了研究.结果表明,TiO2纳米管与纳米线为锐钛矿型和金红石型的混晶结构.TiO2纳米管单色光的光电转化效率达到10.38%.与钛酸盐纳米管相比,混晶结构TiO2纳米管显示出优良的光电转化性能.     

一步法水热合成 TiO2纳米线及其光催化性能

以钛酸丁酯和异丙醇为原料, 采用一步法在NaOH溶液中水解后直接进行水热反应, 经焙烧处理, 得到TiO2纳米线. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDX)对产物进行了形貌、结构及成分的表征. 考察了不同水热温度、碱液浓度、水热反应时间及焙烧温度等因素对产物的影响. 结果表明, 获得较好形貌TiO2纳米线的最佳水热温度、碱液浓度和水热反应时间分别是180 ℃, 10 mol/L和24 h. 所得TiO2纳米线焙烧至950 ℃时仍为锐钛矿相, 说明本文制备方法迟滞了TiO2纳米线由锐钛矿相向金红石相的转变. 以甲基橙为目标降解物, 采用紫外-可见分光光度计研究了未掺杂和铕掺杂TiO2纳米线(Eu-TiO2)的光催化性能. 结果显示, 最佳掺铕量(摩尔分数)为1.6%. 在300 W紫外灯照射60 min时, 此掺铕量的TiO2纳米线对甲基橙溶液的降解率是未掺杂样品的1.5倍.     

掺钴氧化钛电极的制备、表征及其光电性能

采用溶胶-凝胶法在纯钛片上制备了掺Co氧化钛薄膜光电极,运用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)等分析手段对其进行表征,并对其结构和性能的相互关系进行了研究.结果表明,掺5%Co, 500℃热处理的TiO2电极具有最大的可见光响应.过量的Co掺入将析出新相CoTiO3,并促使TiO2由锐钛矿型转变为金红石型,使电极光电效应减低.而高温处理的掺钴TiO2也将析出CoTiO3,对电极光电性能有阻碍作用.     

化学溶液沉积法在LaAlO3基底上制备La0.5Sr0.5TiO3外延薄膜

在常压下采用经济、适合规模化生产的化学溶液沉积法生长外延的La1-xSrxTiO3薄膜, 为YBa2Cu3O7-σ(YBCO)涂层导体提供导电缓冲层. 前驱溶液经旋转涂覆在单晶LaAlO3(001)基底上, 在纯氩气氛下分别于840, 890, 940和990 ℃恒温60 min制备薄膜. X射线衍射(XRD)分析, 在890～990 ℃的热处理条件下, 均得到纯净的具有良好外延性的La1-xSrxTiO3薄膜. 通过扫描电子显微镜(SEM)和扫描隧道显微镜(STM)观察, 样品表面光滑致密, 膜厚约为180 nm. 通过半定量能谱(EDS)分析, 确定薄膜成分为La0.4Sr0.6TiO3, 表明热处理过程中元素La部分挥发. 在890 ℃热处理温度下制得薄膜的电阻率约为1×10-2 Ω · cm.     

Ti/nano TiO_2-ZrO_2修饰电极电催化还原马来酸制备丁二酸

采用溶胶-凝胶法制备高活性Ti基纳米TiO2-ZrO2膜电极.通过X射线衍射分析表明,纳米TiO2-ZrO2粉体呈微-纳二级结构.扫描电子显微镜测试表明,颗粒平均尺寸约为30 nm.通过循环伏安和恒电流电解技术研究发现,Ti/nanoTiO2-ZrO2电极对马来酸电催化还原制备丁二酸的活性要高于Ti/nanoTiO2电极,反应过程受扩散控制.以钛基氧化钌电极为阳极,Ti/nano TiO2-ZrO2膜电极为阴极进行恒电流电解实验.结果表明,控制电流密度20 mA cm-2,温度60℃,丁二酸的产率达到96%.     

温度控制TiO2纳米管及管/线复合阵列的制备

以含有NH4F的乙二醇溶液为电解液,在宽温度范围内(10~70℃)对纯Ti表面进行阳极氧化,制得形貌可控的TiO2纳米结构。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)对纳米TiO2的形貌进行表征。结果表明,随着电解液温度的变化,纳米TiO2的形貌得到控制,可形成TiO2纳米管阵列及纳米管阵列/纳米线复合结构,温度40~50℃为转折温区。     

电解质对TiO2纳米管阵列膜光生阴极保护效应的影响

基于光电化学测试考察了光电解池中电解质(NaNO₃, NaCl, Na₂SO₄, Na₂S和NaOH)的种类和浓度对阳极氧化法制备的锐钛矿型TiO₂膜电极光电性能的影响, 并解释了其作用机理.结果表明, 电解质捕获空穴的能力顺序为Na₂S>NaOH>Na₂SO₄>NaCl>NaNO₃.Na₂S和NaOH在溶液中具有协同作用, 当两者组成混合溶液并且浓度均为0.5 mol/L时, 更有利于TiO₂膜光生电子-空穴对的分离和光电转化性能的提高.当0.5 mol/L NaCl溶液中的403不锈钢(403SS)与0.5 mol/L Na₂S+0.5 mol/L NaOH混合溶液中的TiO₂膜电极耦连时, 光照膜电极可使403SS的电极电位负移约650 mV, 具有良好的光生阴极保护效应.当切断光源时, 在该混合液中TiO₂膜也能对403SS起到一定的阴极保护作用.     

NiO/TiO2异质结构纳米管阵列膜对不锈钢的光生阴极保护及其储能性能

本工作通过修饰TiO₂制备半导体复合膜,提高其光吸收和光电化学性能,以期应用于光生阴极保护。先采用阳极氧化法在Ti表面制备TiO₂纳米管阵列膜,再应用水热处理法在膜表面沉积NiO纳米颗粒,形成具有异质结构纳米管复合膜。利用扫描电子显微镜、X-射线衍射、X-射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、光致发光谱和光电化学技术对制备的纳米膜进行表征。结果表明,与纯TiO₂纳米管膜比较,NiO/TiO₂纳米管复合膜的光吸收扩展到可见光区。白光照射下,其在0.5 mol·L^?1 KOH和1 mol·L^?1 CH3OH混合液中的光电流密度达到176μA·cm^?2,是纯TiO₂纳米管膜的2倍。复合膜具有良好的光生阴极保护作用,与0.5 mol·L^?1 NaCl溶液中的403不锈钢耦连后,可使其电极电位下降440 mV,在光照2.5 h再转为暗态后,因具有电荷储存能力还可继续提供约15.5 h的阴极保护效应。     

Preparation of TiO2 Nanoflakes and Their Influence on Lithium Ion Battery Storage Performance

TiO₂ nanoflakes were prepared by hydrothermal precipitation method using Ti(SO₄)₂ as titanium source and NaOH solution as alkaline medium. Their surface morphology, grain size measured after high temperature calcination and effect on the electrochemical performance of Li ion battery were discussed. TiO₂ nanoflakes were characterizated by means of transmission electron microscopy(TEM), X^-ray powder diffraction(XRD), N₂ adsorption-desorption isothermal assay, cyclic voltammetry(CV) and cycle performance test. The result of electrochemical performance test shows that the prepared TiO₂ nanoflakes have high discharge specific capacity and good cycle performance. Discharge specific capacity for the first circle at the discharge rate of 0.1 C is 261.5 mA·h·g^-1. After 90 cycles, the discharge capacity reduces to 172.2 mA·h·g^-1.     

Properties of chemical vapour deposited nanocrystalline TiO2 thin films and their use in dye-sensitized solar cells

Nanocrystalline titanium dioxide (TiO₂) thin films have been prepared using titanium(IV) isopropoxide as a precursor onto the glass and fluorine doped tin oxide coated glass substrates by chemical vapour deposition technique at 400 °C substrate temperature. X-ray diffraction study confirms the polycrystalline nature of TiO₂ with anatase phase having tetragonal crystal structure. The films are 975 nm thick and transparent having transmittance grater than 80%. Atomic force microscopy (AFM) images reveal the nanocrystalline morphology with grain size of 200 nm. The film shows a sharp absorption edge near 350 nm. Photoelectrochemical study shows that TiO₂ thin film sensitized with Brown Orange dye is found to exhibit relatively maximum I_sc and V_oc among the studied dyes. The values of fill factor (FF) and efficiency (η) for the dye-sensitized solar cell (Brown Orange dye-sensitized TiO₂) are 0.54 and 0.17%, respectively. Such films would serve as better prospects for dye-sensitized solar cells.     

n-型多孔Si/TiO2纳米线异质结构的制备及光电化学性能

采用光辅助电化学腐蚀法制备了n-型多孔硅衬底, 再采用水热法在其表面生长TiO₂纳米线制得了三维n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结构. 通过X射线衍射、 扫描电子显微镜和X射线能量散射等表征证实了n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结构的形成. 紫外-可见漫反射光谱测试结果表明, n-型多孔硅与TiO₂纳米线的复合提高了紫外-可见波段的光吸收. 光电性能测试结果表明, 3个样品中n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结作为光电极的光电流最高, 这说明n-型多孔Si/TiO₂纳米线作为光电极具有更高的光电化学分解水性能.     

ZnSe/MoO_3/TiO_2复合膜的制备及其光生阴极保护效应

针对TiO_2半导体不能有效吸收可见光,光电转换效率较低等问题,可通过对TiO_2半导体进行修饰和改性,制备TiO_2复合材料,提高其光电化学性能。因此,本工作以Ti表面制备的TiO_2纳米管膜为基础,分别应用循环伏安电沉积法和脉冲电沉积法在膜表面先后沉积MoO3和ZnSe颗粒,获得具有级联能带结构的ZnSe/MoO3/TiO_2纳米管复合膜,并将其应用于对403不锈钢(403SS)实施光生阴极保护。相较于纯TiO_2纳米管膜,紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和光致发光(PL)谱测试表明,ZnSe/MoO3/TiO_2复合膜的吸收边红移,在可见光区具有良好的光吸收性能,光生载流子复合得到更有效抑制。光电化学测试表明,白光照射下,处于0.5 mol·L~(-1) KOH溶液中的ZnSe/MoO3/TiO_2复合膜的光电流密度达到了同条件下纯TiO_2膜的2倍,可使与之耦连的浸泡于0.5 mol·L-1 NaCl溶液中的403SS电极电位下降470 mV,显示出良好的光生阴极保护效应。复合膜还具有一定的储能特性,在光照后又转为暗态的22.5 h内仍对403SS具有一定阴极保护作用。     

The gas sensing properties of TiO_2 nanotubes synthesized by hydrothermal method

In this paper,the TiO₂ nanotubes were synthesized by hydrothermal method using a 10 mol/L NaOH aqueous solution at 150℃. The structure of prepared materials was characterized by X-ray diffraction（XRD）,transmission electron microscopy（TEM）. scanning electron microscope（SEM） and Brunauer-Emmett-Teller（BET）.The prepared TiO₂ nanotubes were used to prepare thick film gas sensors and the gas sensing properties to various gases were tested.Results show the prepared TiO₂ nanotube gas sensors responses to ethanol under dry condition at 450℃.This could be attributed to the fact that it had high porous morphology and a higher pore volume,which can promote the diffusion of ethanol deep inside the films and improve the sensor response. Moreover,the gas sensor made with nanotubes exhibit high selective response towards ethanol gas compared with H₂,CO,acetone.     

MnO2/H-TiO2纳米异质阵列的调控制备及超电容特性

采用目标调控的阳极氧化工艺制备了超大比表面、管与管相互分离的有序TiO₂纳米管阵列（TiO₂ NTAs）基体,进而分别采用电化学氢化法和循环浸渍沉积法对晶化退火后的TiO₂ NTAs实施电化学氢化和高比电容MnO₂沉积的双重功能化改性,调控构筑了一种新型MnO₂/H-TiO₂纳米异质阵列电极材料。利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、高分辨透射电子显微镜（TRTEM）、X射线衍射仪（XRD）、X光电子能谱仪（XPS）、拉曼光谱（Raman）和电化学工作站等对样品进行综合表征与超电容特性测试,结果表明：电化学氢化改性有效提高了H-TiO₂ NTAs的导电性和电化学特性,当电流密度为0.2 mA·cm^-2时H-TiO₂ NTAs的面积电容达到7.5 mF·cm^-2,是相同电流密度下TiO₂ NTAs的75倍;经过2个浸渍循环所获得的MnO₂/H-TiO₂ NTAs-2样品在电流密度为3 mA·mg^-1时比电容可达481.26 F·g^-1,电流密度为5 mA·mg^-1时循环充放电1000圈后比电容仅下降约11%。