含水量对TiO2纳米管形貌控制参数的影响

以不同含水量的乙二醇溶液为电解液,采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列。通过记录反应过程中电导率、粘度及回路电流随时间的变化曲线,研究含水量对电解液粘度、电导率及电流等过程参数的影响,分析了纳米管形貌尺寸与TiO2溶蚀所耗电荷量的关系。粘度初始值和初始电导率均与含水量呈三次关系,相关系数分别为0.992 5和0.977 8。在反应过程中,溶液粘度值有缓慢增加的趋势。由于不同含水量的电解液粘度的不同,H+和OH-数量不同,F-迁移速率不同,电导率-时间曲线及电流-时间曲线具有不同的变化趋势,并对其进行了理论分析。当水体积分数为4%,5%,6%和10%时,纳米管的形貌较为有序并且TiO2纳米管阵列表面的碎片较少,纳米管直径变化范围为50 nm至72 nm,长度变化范围为0.85~1.90 m。F-腐蚀氧化膜时所消耗电量与TiO2氧化膜被腐蚀掉的体积呈一次函数关系,即腐蚀电量越大,腐蚀掉的体积越大,为制备一定形貌尺寸的纳米管提供了一定的控制方法。     

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。     

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     

自供能TiO2纳米管紫外探测器的制备与性能研究

采用液相沉积法在ITO衬底上以ZnO纳米棒阵列为模板合成了TiO₂纳米管阵列,并采用SEM、XRD对样品的形貌、结构等进行表征。在此基础上,以空白ITO导电玻璃为对电极制备了光电化学型紫外探测器,并对其光响应特性进行测试。实验结果表明,制得的TiO₂纳米管轻微弯曲,由单一稳定的锐钛矿相组成。制得的自供能TiO₂纳米管紫外探测器对300~400 nm紫外波段非常敏感而对可见光区无响应。在无外加偏压的条件下,TiO₂纳米管紫外探测器能够对紫外光实现探测,表现出自供能特性并且具有较高的光敏性。循环测试结果表明,制得的自供能TiO₂纳米管紫外探测器能够循环工作且性能稳定,上升时间和下降时间分别为0.33 s和0.38 s。     

阳极氧化制备TiO2纳米管及总磷的光电催化消解（英）

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2 V电压协助光催化消解2 h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TiO2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。     

反应溅射法制备TiO2薄膜

报道了用反应溅射法制备TiO₂薄膜的实验研究.详细研究了氧分压、基底温度和退火温度对成膜结构的影响.制备出了具有金红石和锐钛矿晶体结构的TiO₂薄膜.分析了金红石和锐钛矿晶体的形成条件,并对薄膜的表面形貌进行了测量. 关键词： 反应溅射 2薄膜')" href="#">TiO₂薄膜     

TiO,O2 和TiO2的分析势能函数及光谱研究

用Gaussian09程序包的密度泛函理论DFT方法,在BP86/6-311++g(d,p)水平上对O₂, TiO和TiO₂ 分子进行了优化.得到该系列分子的基态电子态分别为：O₂(X³Σ_g), TiO(X³Π_g), TiO₂(X¹ A₁), TiO₂分子的稳定构型为C_2v构型. 用Murrell-Sorbie势能函数对TiO和O₂分子的扫描势能点进行拟合, 其扫描点都与四参数Murrell-Sorbie函数拟合曲线符合得很好,在此基础上推导出它们的光谱数据和力常数. 用多体项展开理论导出TiO₂分子的全空间解析势能函数,在固定键角∠OTiO=110.5° 的情况下, R_Ti-O = 0.1652 nm处存在一个深度为15.09 eV的势阱, 表明在该处易形成稳定的TiO₂分子. 关键词： TiO 2和TiO₂')" href="#">O₂和TiO₂ 密度泛函理论 势能函数     

萤石结构TiO2的电子结构和光学性质

利用第一性原理计算了立方相萤石TiO₂的晶胞参数,能带结构和电子态密度.结果显示萤石TiO₂属于间接带隙半导体材料,其间接禁带宽度(Γ→X)E_g为2.07eV,比常见的金红石和锐钛矿TiO₂的禁带宽度窄.为了更清楚地了解萤石的光学性质,利用Kramers-Kronig色散关系,分别对萤石和金红石TiO₂的复介电常数、吸收率等参数进行了计算,并将二者结果做了 关键词： 2')" href="#">萤石结构TiO₂ 密度泛函理论 能带结构 光学性质     

TiO2/SnO2复合光催化剂的制备及性能

采用特殊液相沉淀法制备纳米级的TiO2/SnO2复合粒子,对制备的纳米TiO2/SnO2采用XRD、TEM等手段进行了表征。用它做催化剂在日光下对甲基橙溶液进行了光催化实验。结果表明,纳米级TiO2/SnO2复合催化剂比纯TiO2的催化活性好,当SnO2摩尔百分数为20%时效果最佳,在60min内对10mg/L的甲基橙水溶液的降解率高达90.2%,具有较好的光催化活性。     

竹材的纳米TiO_2改性及抗菌防霉性能研究

竹材是一种重要的森林资源,但容易腐朽霉变,在户外使用受到限制。可采用溶胶-凝胶法,在低温条件下制备了TiO2溶胶,并通过浸渍提拉的方式,完成了竹材的纳米TiO2改性。同时利用电子核磁共振波谱仪(NMR)、场发射环境扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDAX)对TiO2进行形态和结构表征,重点研究了温度对TiO2薄膜形态、晶型及抗菌防霉性能的影响。研究结果表明,3种温度(20,60,105℃)处理的TiO2改性竹材不仅完全保持了竹材的天然颜色、纹理、结构,而且抗菌性能由不具抗菌性变为对大肠杆菌的杀菌率超过99%,防霉性能提高了10倍以上。这种方法有望成为竹材功能性改良的新手段,并对包括木材在内的其他天然生物质材料保护和改良也具有借鉴意义。     

Structure and electronic properties of MoS2 nanotubes

Structural and electronic properties as well as the stability of MoS2 nanotubes are studied using the density-functional-based tight-binding method. It is found that MoS2 zigzag ( n,0) nanotubes exhibit a narrow direct band gap and MoS2 armchair ( n,n) possess a nonzero moderate direct gap. Interestingly, the ( n,n) tubes show a small indirect gap similar to the direct gap of ( n,0) nanotubes. Simulated electron diffraction patterns confirm the existence of armchair and zigzag disulphide nanotubes. The structure of the MoS2 nanotube tips is explained by introducing topological defects which produce positive and negative curvature.     

SnO2：TiO2混合物薄膜在丙酮蒸气中的气敏光谱

本文研究了ＳｎＯ２：ＴｉＯ２混合物薄膜在丙酮蒸气中的气敏光谱，并给予理论解释。利用在低浓度时，透射峰随气体浓度增加而蓝移，可制成对低浓度丙酮气体敏感的光纤传感器。     

滞止旋流火焰合成纳米TiO_2颗粒的实验研究

湍流效应是火焰合成纳米TiO2颗粒工业化规模放大的一个重要影响因素.本文基于一种新提出的滞止旋流火焰开展了合成TiO2纳米颗粒的实验研究.在旋流数0.26的条件下,可成功获得比表面积300㎡/g以上,粒径最小达5nm的锐钛矿型TiO2颗粒,这可归因于本文滞止旋流火焰具有贫燃稳定性、速度高反应快、温度梯度大等特点.实验还...     

溅射的Ti薄膜热氧化形成的TiO2薄膜与p+-Si形成的异质结的电致发光

利用磁控溅射法以不同条件在重掺硼硅片(p+-Si)上制备Ti薄膜,经过一定条件下的热氧化转化为TiO2薄膜,从而形成TiO2/p+-Si异质结.研究表明:要使TiO2/p+-Si异质结产生显著的电致发光,其中的TiO2薄膜必须呈现单一的锐钛矿相,这就要求在较低的功率下溅射获得晶粒尺寸较小的Ti薄膜.此外,TiO2的薄膜...     

不同尺寸锐钛矿结构TiO2纳米晶的高压相变研究

本文利用溶胶-凝胶法合成出5.6 nm、8.6 nm和19.4 nm三种尺寸的锐钛矿结构TiO2纳米晶, 并利用金刚石对顶砧压机结合Raman光谱技术研究了尺寸效应对其在23 GPa高压下结构相变的影响。结果发现, 对于5.6 nm和8.6 nm的样品, 加压到23.2 GPa和22.5 GPa的压力时没有发生结构相变, 而是转变为无定型结构, 卸除压力后, 依然保持为无定型; 而19.4 nm的样品在约11.3 GPa时逐渐转变为单斜斜锆石结构, 在卸压后转变为α-PbO2结构。相对于块材, 尺寸越小, 相变压力越大。基于吉布斯自由能理论, 尺寸减小引起的表面能增大被认为是相变压力变大的主要原因。     

TiO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;纳米管电子结构和光学性质的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 系统研究了小尺寸锐钛矿相(n,0)型TiO₂纳米管(D<16 Å)的几何构型、电子结构和光学性质. 结果表明: 随着管径增大, 体系单位TiO₂分子的形成能降低, 体系趋于稳定; 在管径14 Å左右, (n,0)型TiO₂纳米管会发生一次构型的转变. 能带分析显示, TiO₂纳米管的电子态比较局域化, 小管径下(D<14 Å)其导电性更好; 随着构型的转变, TiO₂纳米管由直接带隙转变为间接带隙, 并且带隙值随着管径的增大而增大, 这是由于π轨道重叠效应的影响大于量子限域效应所导致的结果. 两种效应的竞争, 使得TiO₂纳米管的介电函数虚部ε₂ (ω)谱的峰值位置随管径增大既可能红移也可能蓝移, 管径大于9 Å (即(8, 0)管)之后, TiO₂纳米管的光吸收会出现明显的增强. 关键词： 2纳米管')" href="#">TiO₂纳米管 第一性原理 电子结构 光学性质     

Mechanical anisotropy and electronic properties of X2N2 (XH2 ): first-principles calculations*

The mechanical anisotropy, structural properties, electronic band structures and thermal properties of C₂ N₂ (CH₂ ), Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) are detailed and investigated in this work. The novel silicon nitride phase Si₂ N₂ (SiH₂ ) and germanium nitride phase Ge₂ N₂ (GeH₂ ) in the Cmc 2₁ structure are proposed in this work. The novel proposed Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) are both mechanically and dynamically stable. The electronic band calculation of the HSE06 hybrid functional shows that C₂ N₂ (CH₂ ), Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) are all wide band gap semiconductor materials, and C₂ N₂ (CH₂ ) and Si₂ N₂ (SiH₂ ) are direct band gap semiconductor materials, while Ge₂ N₂ (GeH₂ ) is a quasi-direct band gap semiconductor material, the band gap of C₂ N₂ (CH₂ ), Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) are 5.634 eV, 3.013 eV, and 2.377 eV, respectively. The three-dimensional and plane distributions of Young’s modulus, shear modulus and Poisson’s ratio of C₂ N₂ (CH₂ ), Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) show that these materials have different degrees of mechanical anisotropy. The order of Young’s modulus of Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) in different directions is different from that of C₂ N₂ (CH₂ ). When the tensile axis is in a particular direction, the order of the Young’s modulus of Si₂ N₂ (SiH₂ ): E _[110] <E _[120] <E _[111] <E _[101] <E _[010] =E _[100] <E _[011] <E _[001], and the order of the Young’s modulus of Ge₂ N₂ (GeH₂ ): E _[110] <E _[111] <E _[101] <E _[120] <E _[100] <E _[010] <E _[011] <E _[001] .     

Mechanical properties of carbon nanotubes

A variety of outstanding experimental results on the elucidation of the elastic properties of carbon nanotubes are fast appearing. These are based mainly on the techniques of high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and atomic force microscopy (AFM) to determine the Young’s moduli of single-wall nanotube bundles and multi-walled nanotubes, prepared by a number of methods. These results are confirming the theoretical predictions that carbon nanotubes have high strength plus extraordinary flexibility and resilience. As well as summarising the most notable achievements of theory and experiment in the last few years, this paper explains the properties of nanotubes in the wider context of materials science and highlights the contribution of our research group in this rapidly expanding field. A deeper understanding of the relationship between the structural order of the nanotubes and their mechanical properties will be necessary for the development of carbon-nanotube-based composites. Our research to date illustrates a qualitative relationship between the Young’s modulus of a nanotube and the amount of disorder in the atomic structure of the walls. Other exciting results indicate that composites will benefit from the exceptional mechanical properties of carbon nanotubes, but that the major outstanding problem of load transfer efficiency must be overcome before suitable engineering materials can be produced. Received: 17 May 1999 / Accepted: 18 May 1999 / Published online: 29 July 1999     

Structure and electronic properties of the double-wall nanotubes constructed from SiO2 nanotubes encapsulated inside zigzag carbon nanotubes

This paper presents ab initio self-consistent field crystal orbital calculations on the structures, stabilities, elastic and electronic properties of the double-wall nanotubes made of SiO(2) nanotubes encapsulated inside zigzag carbon nanotubes based on density functional theory. It is found that formation of the combined systems is energetically favorable when the nearest distance between the two constituents is in the area of the van der Waals effect. The obtained band structures show that all the combined systems are semiconductors with nonzero energy gaps. Based on the deformation potential theory and effective mass approximation, the mobilities of charge carriers are calculated to be in the range of 10(2)-10(4) cm(2) V(-1) s(-1), the same order of magnitude as those of the corresponding zigzag carbon nanotubes. The Young's moduli are also calculated for the combined systems.