纳米TiO_2薄膜的结构与光电特性

用射频磁控溅射方法制备出厚度大约15-225nm的TiO2薄膜。Raman光谱测量显示,TiO2薄膜主要是金红石结构(含少量板钛矿相)。紫外可见光吸收光谱表明,在纳米厚度(100nm)范围内,TiO2薄膜的带隙宽度随着薄膜厚度的变化而变化。室温下测量TiO2薄膜的电阻率发现,随着厚度的增加TiO2薄膜的电阻率先后在导体、半导体和绝缘体范围变化。     

醇热技术制备TiO2纳米晶的荧光光谱及荧光量子产率

采用钛酸四丁酯醇热技术制备了TiO2纳米晶溶胶,透射电子显微镜(TEM)照片显示其为粒径小于10nm的类球形形貌。该纳米晶在最大激发波长375nm激发下,在450nm处产生稳定的强荧光。不同浓度TiO2纳米晶的荧光光谱和吸收光谱表明,该发光带不仅受粒子量子尺寸效应的影响还与带内缺陷能级和表面态的电子跃迁有关,是三者共同作用的结果。以硫酸奎宁在激发波长313nm的荧光量子产率0.55为标准,测得TiO2纳米晶在不同激发波长下的荧光量子产率。结果表明,TiO2纳米晶在激发波长330～370nm范围内有较高的荧光量子产率(约为0.20),远高于文献报道值(10-3数量级)。据此,TiO2纳米晶有望成为一种有前途的无机纳米荧光探针。     

TiO2 .nH2O凝胶预处理对水热合成SrTiO3粉的影响

以TiCl4为钛源,首先制备TiO2*nH2O凝胶,然后在80℃的水热条件下制备了SrTiO3粉.利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和红外光谱(FTIR)研究了TiO2*nH2O凝胶水洗方式、阴离子(Cl-和NO3-)以及TiO2*nH2O热处理对SrTiO3粉性能的影响.结果表明,水洗和热处理都能使TiO2*nH2O凝胶产生晶化;TiO2*nH2O的晶化程度对产物SrTiO3颗粒的粒度和粒度分布有很大影响,以非晶质TiO2*nH2O为钛源制备的SrTiO3颗粒粒度大且粒度分布宽.以结晶TiO2*nH2O为钛源制备的SrTiO3颗粒粒度小且粒度分布窄,而且可以得到纳米颗粒.水热反应液相中存在Cl-或NO3-能使产物SrTiO3颗粒粒度稍有增大.综合以上结果,TiO2*nH2O凝胶水洗对产物颗粒的影响主要是由于使凝胶产生了晶化,而由阴离子脱除产生的影响很小.因此,在不考虑阴离子对其它工程化影响(如设备腐蚀等)的前提下,可采用热处理代替水洗.     

纳米半导体表面光诱导电子传递动力学--以4-oxo-TEMPO为电子受体TiO2表面光还原效率的ESR研究

以4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶酮(4-oxo-2,2,6,6,-tetramethyl-1-piperdinyloxy简称4-oxo-TEMPO)作为电子受体,利用消自旋(Spin counteraction)的ESR方法,定量研究了TiO2纳米半导体表面光诱导电子传递动力学,确定了TiO2纳米半导体表面光还原速率方程和反应动力学常数.结果发现,在本实验体系中,TiO2纳米半导体表面光还原对于底物是零级反应,而对于TiO2则为一级反应,所测得的反应动力学常数能定量地表示TiO2纳米半导体表面的光还原效率.不同波长光照及相异pH值对TiO2纳米半导体表面光还原速率有不同程度的影响.     

Ti(SO_4)_2水解-水热法制备锐钛型纳米TiO_2及其光催化性能

以Ti(SO4)2水溶液为原料,在水热条件下直接水解合成了锐钛型纳米TiO2颗粒。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、BET低温吸附和紫外-可见光谱(UV-Vis)等方法对产物进行了表征,并研究了样品光催化降解甲基橙(MO)的性能。结果表明所制得纳米TiO2颗粒为锐钛矿型,晶型良好,平均粒径为24 nm,BET比表面积约为56.20 m2.g-1。光催化活性与商品纳米TiO2(P25)相近,具有良好的工业应用前景。     

金属离子对纳米TiO2悬浊液的光催化性能影响的光谱研究

以钛氧有机物为前驱体,利用微乳液法制备了纳米TiO2微晶。用X射线衍射(XRD)和红外光谱(FTIR)等测试技术对产物进行了表征,并就纳米TiO2悬浊液中加入金属离子后光催化降解甲基橙溶液进行了初步的研究。光谱分析表明,纳米TiO2悬浊液中加入Bi3 离子后对甲基橙溶液的光催化降解有很大的促进作用,Bi3 与TiO2质量比为1∶8及TiO2的浓度为1.6g·L-1时光催化活性最佳。     

Bi_(3.15)Nd_(0.15)Ti_3O_(12)纳米棒的拉曼和紫外吸收光谱研究

以Bi(NO3)3.5H2O,Nd(NO3)3.6H2O和Ti(OC4H9)4为原料,加入聚乙烯醇(PVA-124),采用水热法在200℃经48 h合成了铋层状钙钛矿结构掺钕钛酸铋(Bi3.15Nd0.85Ti3O12,BNdT)纳米棒,纳米棒直径约10~200 nm,长度达十几微米。利用Raman散射研究了掺钕对钛酸铋晶格结构的影响。掺钕钛酸铋和钛酸铋的Raman光谱表明,Nd取代了类钙钛矿层中A位的Bi,掺Nd改善了BTO的对称性和减小了TiO6八面体的畸变。利用UV-vis光谱研究了BNdT纳米棒的光吸收特性,BNdT纳米棒存在A(400 nm),B(275 nm),C(210 nm),D(196 nm)四个吸收带,分别对应于电子从Bi3+的基态1S0到激发态3P1,3P2,1P1的跃迁和电子从阴离子团TiO6八面体到带正电的Bi3+离子的跃迁。BNdT的带隙为4.3 eV,大的带隙归因于纳米结构的量子尺寸效应。     

实验条件对二氧化钛纳米棒形貌和光电流密度的影响

采用简单的水热合成法,以四异丙醇钛为钛源,制备出整齐有序的二氧化钛纳米棒阵列。探索了钛源浓度、反应液酸度、反应时间、温度等实验条件对纳米棒的形貌和光电流密度的影响。实验结果表明:钛源浓度和反应液酸度对纳米棒的生长有非常大的影响,最佳反应液的组分为10 mL去离子水、10 mL盐酸和0.4 mL钛源。另外,随着反应时间的增加,纳米棒的长度会明显的增加,但纳米棒的直径和光电流密度却变化不大。同时,纳米棒的长度也随着反应温度的增高而增加,其光电流密度随之呈现先增大后减小的趋势,但其直径没有明显改变。     

染料敏化TiO2/WO3薄膜电池的光电变色

用光电化学方法研究了染料Ru(П) (4, 4′di COOEt 2, 2′bpy)2 (2, 2′bpy 4, 4′di CONH L tyrosineethylester) (PF6)2 (简写为Ru4)敏化TiO2 纳米结构电极的光电转换过程,同时,在导电玻璃上电沉积得到WO3 薄膜.结果表明,染料敏化的TiO2 多孔膜具有光电转换性能, WO3 薄膜具有良好的电致变色效应,将前者与电沉积得到的WO3 薄膜组成电池,在白光照射下可产生显著的颜色变化,有望用于自供电源的电色灵巧窗(Self poweredsmartwindow).     

Au/TiO_2薄膜的光催化与表面增强拉曼散射性能研究

采用浸渍提拉法将预先合成的TiO2溶胶均匀涂覆在玻璃表面制膜,并在膜表面负载上具有高表面增强拉曼散射(SERS)活性的Au纳米粒子,获得Au/TiO2多功能薄膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、拉曼(Raman)等表征手段,考察了Au/TiO2薄膜的结构、形貌与性能。所得Au/TiO2薄膜在UV灯辐照下可有效地降解罗丹明B等染料分子,其中Au粒子有效抑制了薄膜表面光生电子-空穴的复合,增强了光生载流子的分离效率,提高了薄膜的光催化性能。同时拉曼实验表明,Au/TiO2薄膜也是一种优秀的SERS检测基底。更为重要的是,Au/TiO2薄膜可通过UV灯照射"清洗"掉薄膜表面吸附的上组SERS实验中的检测分子,实现基底的循环利用,有望解决传统SERS基底一次性使用的缺陷。     

Simply synthesized TiO_2 nanorods as an effective scattering layer for quantum dot sensitized solar cells

TiO2 nanorod layers are synthesized by simple chemical oxidation of Ti substrates. Diffuse reflectance spectroscopy measurements show effective light scattering properties originating from nanorods with length scales on the order of one micron. The films are sensitized with CdSe quantum dots （QDs） by successive ionic layer adsorption and reaction （SILAR） and integrated as a photoanode in quantum dot sensitized solar cells （QDSCs）. Incorporating nanorods in photoanode structures provided 4- to 8-fold enhancement in light scattering, which leads to a high power conversion efficiency, 3.03% （Voc = 497 mV, Jsc = 11.32 mA/cm2, FF = 0.54）, in optimized structures. High efficiency can he obtained just by tuning the photoanode structure without further treatments, which will make this system a promising nanostructure for efficient quantum dot sensitized solar cells.     

TiO_2/石墨烯/Ag复合结构SERS实验

基于氧化物半导体的光催化特性,能够降解有机物分子,使表面增强拉曼散射基底得以重复使用。提出了银纳米颗粒有效修饰覆盖有石墨烯的二氧化钛纳米棒阵列(TiO_2/石墨烯/Ag)复合结构作为表面增强拉曼散射基底,并对其进行了实验研究。利用水热法制备了二氧化钛纳米棒阵列;采用湿法转移石墨烯和光照还原方法制备了TiO_2/石墨烯/Ag复合结构。用罗丹明6G(R6G)分子作为探测分子,结果表明:随着紫外光照沉积时间增加,探针分子的拉曼信号先增强后减弱;计算得到最大增强因子值约为2.6×106。此外,还对TiO_2/石墨烯/Ag复合结构的紫外自清洁特性进行了初步实验,结果表明,紫外光照射20min后,其拉曼强度下降到42.3%,具有一定的紫外清洁效果。     

反胶束软模板法合成PANI/TiO2纳米棒复合材料及其性能研究

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)形成的反胶束为模板,制备了一系列不同纳米TiO2含量的PANI/TiI2纳米复合材料.利用FTIR,UV-Vis,TG,TEM和荧光光谱等方法对产物进行了结构表征和性能研究.探讨了反胶束体系中PANI/TiO2复合纳米棒形成的自组装机理.结果表明:复合材料主要为直径30～40 nm,长约400 nm的PANI/TiO2复合纳米棒,二氧化钛纳米粒子与聚苯胺大分子之间存在强的相互作用,并对复合材料的热稳定性起到提高作用,PANI/TiO2纳米复合材料在紫外和可见光区域均有吸收,并在416 nm处激发产生荧光,荧光强度随着掺杂TiO2含量的提高得到了较大的增强.通过PANI/TiO2纳米棒复合材料中的激子离化和电荷传输过程探讨了PANI/TiO2的荧光量子效率和荧光强度增加的机理.     

双金属/TiO2纳米管复合结构中增强的光电流

将传统半导体材料与金属微纳结构相结合,利用其表面等离激元共振效应,可有效地增强复合结构的光电转换效率,使其广泛地被用于光电化学和光电探测等领域.本文以氧化铝纳米管为模板,采用原子层沉积技术制备出高有序的TiO2纳米管,并通过电子束热蒸发技术在大孔径的纳米管薄膜中分别负载金、铝和双金属金/铝纳米颗粒,形成金属纳米颗粒/T...     

Growth mechanism of ZnO nanorods from nanoparticles formed in a laser ablation plume

We have succeeded in synthesizing ZnO nanorods by pulsed-laser ablation at comparatively high gas pressures without using a catalyst. The nanorods had an average size of 300 nm and a length of about 6 m. Stimulated emission was observed from the nanorods at 388 nm by optical pumping. As a catalyst was not used in our method, nanorod growth was not controlled by the vapor-liquid-solid (VLS) mechanism. We found that nanoparticles formed by condensation of ablated particles in the laser ablation plume play an important role in nanorod growth. PACS 61.46.+w; 81.07.Bc; 78.66.Hf; 78.67.Bf; 81.16.Mk     

Synthesis and characterization of single crystalline SnO<Subscript>2</Subscript> nanorods by high-pressure pulsed laser deposition

Tin oxide (SnO₂) nanorods were grown by high-pressure pulsed laser deposition (PLD). The nanorods were grown without the use of a catalyst but required high background pressure growth in order to realize small grain columnar growth and nanorod formation, with nanorod formation most favored on non-epitaxial substrates. The structures and morphology were characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). X-ray diffraction and HRTEM analysis indicate that the as-grown SnO₂ nanorods are single crystals with a rutile structure. The nanorods are approximately 50–90 nm in diameters and 1.5 μm in length. This method provides an approach for large area synthesis of one dimensional SnO₂ nanostructure materials. PACS 81.16.Mk; 61.46.-w; 81.07.-b     

The study of low temperature hydrothermal growth of ZnO nanorods on stents and its applications of cell adhesion and viability

The hydrothermal growths of the ZnO nanorods with the densities ranging from 157 to 73 nanorods/μm² were achieved by diluting the ZnO seed solution. However, the ZnO seed nanocrystals started to agglomerate for the seed solution diluted below 1% of the original nano-crystalline solutions and resulted in the formation of clustered nanorods. With the assistance of a surfactant, Triton X-100, the nanorod density can be further reduced to 4 nanorods/μm². The diameters of the nanorods depended on the concentration of the seed solution and agitation speed of the nanorod growth solution. More diluted seed solution used and less agitation of the growth solution, the larger diameter of the nanorods was obtained. This indicated that the nanorod growth mechanism was controlled by the diffusion of reactants. With sufficient agitation of the growth solution, the nanorod can be uniformly grown with subjects on any arbitrary geometry. We have demonstrated ZnO nanorods growth on both inside and outside of biliary stents as well as on nitinol wires used as metal stents. The effect of nanorod density on the NIH 3T3 and HUVEC cells growth was also investigated in this study and the results suggested nanorod-coating to be a suitable method for controlling cell adhesion and viability on implantable devices.     

聚乙烯亚胺对氧化锌纳米阵列形貌的影响

采用化学沉淀法,以硝酸锌和六次亚甲基四胺的水溶液为生长溶液,在涂覆氧化锌晶种层的玻璃衬底上制备了定向生长的氧化锌纳米棒阵列,并研究了添加剂聚乙烯亚胺的浓度对氧化锌纳米棒形貌和结构的影响。X射线衍射和场发射扫描电镜的结果表明,合成的氧化锌纳米棒阵列较为均匀致密,具有六方纤锌矿结构,且有沿(002)晶面择优生长的特性;随着聚乙烯亚胺浓度的增加,氧化锌纳米棒的直径减小,直径分布趋于均匀,且氧化锌纳米棒的形貌也从锥状转变为柱状结构;另外,聚乙烯亚胺的加入对氧化锌的生长速度具有抑制作用,当聚乙烯亚胺的浓度增加至0.012 mol·L-1时,无氧化锌阵列生长。对氧化锌纳米棒阵列进行了拉曼光谱表征,结果表明,随着溶液中聚乙烯亚胺浓度的增加,氧化锌纳米棒的氧空位缺陷减少。最后,对聚乙烯亚胺浓度对氧化锌纳米阵列影响的机理进行了探讨。