二氧化钛纳米管阵列薄膜的超声辐射阳极氧化制备

通过使用铂片作为对电极在含有氢氟酸的二甲基亚砜溶液中, 将金属钛片进行阳极氧化的方法制备得到二氧化钛纳米管阵列薄膜. 在施加40 V偏压超声辐射作用下阳极氧化24 h条件下得到的二氧化钛纳米管长达到680 nm, 管内直径25 nm, 管壁厚度约3～5 nm. 采用了XRD和TEM等分析手段表征了二氧化钛纳米管阵列薄膜的微观结构和表面形貌, 分别测试了薄膜的光吸收性能、循环伏安特性和光化学转换效率, 并和碱性溶胶-凝胶方法制备的纳米晶二氧化钛薄膜作了对比研究. 实验制备的二氧化钛纳米管阵列薄膜电极的光吸收率比纳米晶二氧化钛薄膜提高了40%, 光电化学转换效率前者是后者的6倍, 实验结果表明二氧化钛纳米管阵列薄膜结构有利于加快电子的传输, 并能减少电荷复合, 采用这种二氧化钛纳米管阵列薄膜结构的染料敏化太阳能电池光电极有望进一步提高太阳能电池的效率. 本文还探讨了在超声波辐射作用下二氧化钛纳米管阵列薄膜的形成机理.     

不同形态二氧化钛-石墨烯复合材料的表征及光催化性能研究

研究了二氧化钛的形态对二氧化钛-石墨烯(GN)复合材料光催化性能的影响。采用水热法制备了3种不用形态的二氧化钛,即钛纳米管(TNT)、钛纳米片(TNS)与二氧化钛纳米粒子(TNP)。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见分光光度法等对所得的复合材料进行表征。通过在紫外灯照射下降解活性黑染料与诺氟沙星药物的混合废水测试了复合材料的光催化性能。结果表明:不同形态二氧化钛-石墨烯复合材料的光催化性能均优于纯商业用二氧化钛,所制备材料在形态上的差异对复合材料催化性能也有较大的影响。     

氮化钛纳米管作为钒电池负极对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)的电化学性能

采用阳极氧化法在钛箔表面原位生长二氧化钛纳米管,随后在氨气氛围中氮化还原制备氮化钛纳米管,并将此电极直接作为钒电池的负极,研究其对VⅡ/VⅢ的电化学性能。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及X射线光电子能谱（XPS）等材料测试手段对氮化钛纳米管的形貌、组成和结构进行表征。分析结果表明,氨气高温氮化后,前驱体TiO₂相转变为TiN和Ti₂N相,表面元素组成为Ti-N-O,Ti-N和Ti-O,且其形貌仍保持纳米管的微观结构。采用循环伏安,电化学阻抗和充放电测试表明,氮化钛纳米管对负极电解液中的V（Ⅱ）/V（Ⅲ）展现了优异的电催化活性和可逆性,这主要归因于氮化钛纳米管大的电化学真实表面积和快速的电子转移通道。     

氮化钛纳米管作为钒电池负极对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)的电化学性能

采用阳极氧化法在钛箔表面原位生长二氧化钛纳米管,随后在氨气氛围中氮化还原制备氮化钛纳米管,并将此电极直接作为钒电池的负极,研究其对V（Ⅱ）/V（Ⅲ）的电化学性能。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及X射线光电子能谱（XPS）等材料测试手段对氮化钛纳米管的形貌、组成和结构进行表征。分析结果表明,氨气高温氮化后,前驱体TiO₂相转变为TiN和Ti₂N相,表面元素组成为Ti-N-O,Ti-N和Ti-O,且其形貌仍保持纳米管的微观结构。采用循环伏安,电化学阻抗和充放电测试表明,氮化钛纳米管对负极电解液中的V（Ⅱ）/V（Ⅲ）展现了优异的电催化活性和可逆性,这主要归因于氮化钛纳米管大的电化学真实表面积和快速的电子转移通道。     

氮化钛纳米管作为钒电池负极对Ⅴ(Ⅱ)/Ⅴ(Ⅲ)的电化学性能（英文）

采用阳极氧化法在钛箔表面原位生长二氧化钛纳米管,随后在氨气氛围中氮化还原制备氮化钛纳米管,并将此电极直接作为钒电池的负极,研究其对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)的电化学性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及X射线光电子能谱(XPS)等材料测试手段对氮化钛纳米管的形貌、组成和结构进行表征。分析结果表明,氨气高温氮化后,前驱体TiO_2相转变为TiN和Ti_2N相,表面元素组成为Ti-N-O,Ti-N和Ti-O,且其形貌仍保持纳米管的微观结构。采用循环伏安,电化学阻抗和充放电测试表明,氮化钛纳米管对负极电解液中的V(Ⅱ)/V(Ⅲ)展现了优异的电催化活性和可逆性,这主要归因于氮化钛纳米管大的电化学真实表面积和快速的电子转移通道。     

钛/活细胞界面原位EIS研究

设计了原位电解池用于生物材料/活细胞界面电化学交流阻抗谱(EIS)的测量, 原位观测了钛/MG63细胞界面EIS行为及其随时间的变化. 原位电解池中引入Ag/AgCl作为参比电极, 解决了EIS测量过程中高频部分信号失真的问题. 钛/MG63细胞界面EIS研究初步结果表明: 活细胞在钛电极表面附着, 可改变界面双电层结构和电极的表面状态, 进而影响界面的电化学性质. 实验发现, 由于钛电极表面氧化层的阻抗信号处于中低频段, 而细胞膜层自身的电化学阻抗响应位于高频范围, 由此, 可分别分析不同的电极过程, 解析其相互关系, 研究活细胞在生物材料表面的作用机理.     

纳米二氧化钛对辣根过氧化酶催化作用

将辣根过氧化物酶(HRP)固定在二氧化钛(TiO2)纳米颗粒或纳米管修饰玻碳电极(GC)上,形成纳米TiO2微粒/HRP修饰GC电极和TiO2纳米管/HRP修饰GC电极.比较了HRP在纳米TiO2微粒、TiO2纳米管电极上的直接电子转移反应.实验表明,HRP在TiO2纳米管电极表面更能有效地促进它的电活性中心发生电子交换反应.此外,还测定了HRP标记抗体的电化学性能,为抗原抗体免疫反应信号的选择提供了参考依据.     

锐钛型TiO_2纳米管与石墨烯复合水凝胶对氟离子的吸附性能研究

以二氧化钛为原料,通过水解热解法制备得到二氧化钛纳米管(TN)。采用BET分析了孔的结构,结果表明,二氧化钛纳米管的比表面积164cm2/g,孔的容积0.7cm~3/g,这些参数与商业化销售的二氧化钛粉末(比表面积为40cm~2/g,孔的容积为0.1cm3/g)相比较,有很大程度的提高。再以氧化石墨烯、二氧化钛纳米管、硫酸亚铁为原料,通过水热合成法制备得到锐钛二氧化钛纳米管氧化石墨烯复合水凝胶(GO-TN-H)。通过吸附等温线分析研究,研究了GO-TN-H对水中氟离子的吸附性能。研究结果表明,GO-TN-H对氟离子的最大吸附容量达到了105.59mg/g,Freundlich方程比Langmuir方程能更好地拟合其吸附行为。通过再生实验考察了氢氧化钠溶液对GO-TN-H的再生效率。结果表明,复合水凝胶在0.5mol/L的氢氧化钠溶液中,经过8h浸泡,GO-TN-H脱附率达到87.5%,达到了预期效果。     

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究

采用电化学阳极氧化法,将纯钛浸入HF酸水溶液,在钛基体表面原位构建高度有序的二氧化钛纳米管阵列,探讨阳极氧化电压、电解液浓度和电解液温度等对二氧化钛纳米管阵列尺寸和形貌的影响。通过SEM、XRD对二氧化钛纳米管阵列的结构特征进行表征,结果表明,不同的阳极氧化电压、电解液浓度和温度都将影响TiO2纳米管阵列的尺寸和形貌,在阳极氧化电压为20V,HF电解液浓度为0.5%t条件下,可制备出结构规整有序的TiO2纳米管阵列。     

静电纺丝法制备La_2CuO_4纳米管阴极材料及其电化学性质研究

采用静电纺丝法制备了一维管状中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)阴极材料La2CuO4。利用XRD、TG-DTA、FT-IR和SEM对材料的结构和微观形貌进行分析。研究表明,700℃烧结2 h得到平均直径150纳米、形貌均一的La2CuO4纳米管。900℃烧结0.5 h得到纳米管间连接充分并与电解质紧密接触的纤维电极。利用交流阻抗技术对电极的性能进行研究发现,La2CuO4纳米管阴极材料具有比粉体材料更优越的电极性能。纳米管阴极在700℃的极化电阻为1.03Ω·cm2,而同一组成粉体电极的极化电阻为1.61Ω·cm2;氧分压测试结果显示纳米管电极反应的速率控制步骤为电荷转移过程。     

紫外光照下纳米TiO2电极的电化学行为

通过电沉积方法制备了纳米TiO2薄膜电极，应用循环伏安和交流阻抗技术研究了TiO2电极在253.7 nm的紫外光照射下的电化学行为.结果表明, TiO2薄膜电极的循环伏安图在＋0.15 V处出现新的氧化峰,交流阻抗谱的半圆明显减小，电极的开路电位在有光和无光的情况下呈现规律变化.实验证实在紫外光照射下电极表面有新物种Ti3＋生成，但光生Ti3＋不稳定.     

电化学阻抗谱法研究铈改性TiO2纳米管阵列光电极裂解水产氢动力学

通过阳极氧化法在纯钛板上制备TiO2纳米管阵列电极.在光电化学电解池阳极中加入供电子物质乙二醇,显著减小了TiO2纳米管的电荷传递阻抗,促进了光电催化裂解水产氢反应.采用阴极电沉积和阳极氧化法制备了单质铈和氧化铈共同改性的TiO2纳米管阵列半导体光阳极,其平带电位向电负方向移动.采用电化学阻抗谱法(EIS)对改性后TiO2纳米管阵列在光电催化裂解水产氢中的电子传输性能以及界面性质进行了表征,确定了各阻抗弧对应的电极过程.采用合理的等效电路模型计算了电极的电子传输动力学参数.结果表明,经铈改性后的TiO2纳米管阵列膜电阻明显减小,有利于氢气的产生.探讨了单质铈与氧化铈促进TiO2纳米管阵列电荷传输的作用机理.     

Hierarchical TiO(2) flowers built from TiO(2) nanotubes for efficient Pt-free based flexible dye-sensitized solar cells

A novel hierarchical TiO(2) flower consisting of anatase TiO(2) nanotubes on a Ti foil substrate has been prepared via a mild hydrothermal reaction of TiO(2) nanoparticles/Ti foil. The photovoltaic performance of DSSC based on hierarchical TiO(2) flowers/Ti (7.2%) is much higher than that of TiO(2) nanoparticle/Ti (6.63%) because of its superior light scattering ability and fast electron transport. Moreover, full flexible DSSC based on the novel hierarchical TiO(2) flowers/Ti foil photoelectrode and electrodeposited poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) on indium tin oxide-coated poly(ethylene terephthalate) (ITO-PET) counter electrode shows a significant power conversion efficiency of 6.26%, accompanying a short-circuit current density of 11.96 mA cm(-2), an open-circuit voltage of 761 mV and a fill factor of 0.69.     

Fe2O3/TiO2纳米管的制备及其光电催化降解染料废水性能

采用阴极电沉积和阳极氧化法制备了Fe2O3改性TiO2纳米管(Fe2O3/TiO2-NTs)电极,运用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见漫反射光谱等手段对其进行了表征,考察了其光电化学性能,并研究了复合电极光电催化降解甲基橙染料废水的反应性能.结果表明,Fe2O3的负载成功地将TiO2-NTs的光响应区间拓宽到可见光区域,Fe2O3/TiO2-NTs复合电极的光电流密度达到TiO2-NTs电极的3倍.在光电催化反应中,Fe2O3/TiO2-NTs复合电极对甲基橙的脱色效果明显优于TiO2-NTs电极,以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极,光照5min,甲基橙溶液的脱色率可达90%以上.     

间接电氧化法合成甘油醛

通过电化学合成前驱体和溶胶-凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO2膜,在纳米Ti02膜上电沉积分散的Pt微粒制成钛基纳米TiO2-Pt(Ti/nano-TiO2-pt)修饰电极。采用循环伏安法、间接电氧化法研究了纳米Ti02-Pt修饰电极的电催化活性以及Mn^3 ／Mn^2 媒质氧化甘油为甘油醛的过程。结果表明,纳米Ti02-Pt修饰电极对Mn^2 的电氧化具有高催化活性,电流效率可达90％以上,非均相电解得到的Mn^3 可一步氧化甘油为甘油醛,收率为91％。     

纳米TiO2膜修饰电极上对硝基苯甲酸异相电催化还原

有机电合成具有对环境友好、反应条件温和副产物少等优点并符合“原子经济性”要求，是一种可持续发展的绿色化学方法，已成为化学研究的重要前沿之一．使用媒质作为氧化剂和还原剂的间接电合成，大多为均相氧化还原电催化过程，把氧化还原催化剂固定在电极表面的异相电催化与均相催化相比具有更为显著的优点．本文采用循环伏安和电解合成法研究了纳米TiO2膜电极在硫酸介质和氢氧化钠介质中的氧化还原行为以及异相电催化还原对硝基苯甲酸的活性，探讨了纳米TiO2膜异相电催化的本质．     

氧化钛纳米管阵列制备及形成机理

采用电化学阳极氧化法在HF水溶液体系使纯钛表面形成一层结构规整有序的高密度TiO2纳米管阵列,考察了几种主要的实验参数（阳极氧化电压、温度、时间、电解液浓度）对TiO2纳米管阵列形貌和尺寸的影响.结果表明,阳极氧化电压是影响氧化钛形貌和纳米管尺寸的最主要因素,而温度和电解液浓度只影响TiO2纳米管阵列形成的时间.对TiO2纳米管阵列进行X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）的分析,初步表征了TiO2纳米管阵列的电学性质.并讨论了TiO2纳米管的形成机理.     

透明TiO2纳米管/FTO电极制备及表征

采用射频磁控溅射方法在透明导电玻璃(FTO)上沉积纯钛薄膜, 室温条件下在H3PO4+HF电解液中通过恒压阳极氧化方法得到TiO2纳米管阵列, 并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、UV-Vis透射光谱以及光电化学的方法对纳米管阵列进行了表征. 研究表明, 在电压为20 V、氧化时间为50 min时, 钛薄膜转化为TiO2纳米管阵列, 管长约为380 nm, 内径约为90 nm, 管壁约为15 nm; 再经过500 ℃空气热处理6 h之后得到锐钛矿型的TiO2纳米管/FTO透明电极, 在可见光区的平均透过率约为80%, TiO2禁带宽度为3.28 eV, 发生了蓝移, 带尾扩展到2.6 eV; 此外, 对结晶前后的复合电极分别在暗态和紫外光下进行线性扫描和瞬态光电流测试, 结果表明, 结晶的电极表现出更好的光电转换性能; 施加阳极电压和紫外光照射都能够促进TiO2光生载流子有效分离,使电子迅速传至导电玻璃表面通过外电路形成光电流.     

纳米TiO2-Pt修饰电极的制备及电催化活性

采用电化学合成前驱体直接水解法和电沉积法制备高活性纳米TiO2-Pt修饰电极，并使用扫描电子显微镜(SEM)对电极的表面形貌和结构进行了表征; 通过循环伏安法研究了纳米TiO2-Pt修饰电极在H2SO4溶液中的电化学行为以及对Mn2＋氧化为Mn3＋的电催化活性. 结果表明,纳米TiO2的晶粒大小约30 nm,修饰在纳米TiO2膜表面的Pt微粒呈现单分散状态,平均粒径约60 nm,纳米TiO2-Pt修饰电极的电化学性能优于纯Pt电极,对Mn2＋的电氧化具有高催化活性,非均相无隔膜电解氧化Mn2＋生成Mn3＋平均电流效率可达86％.     

NanoTiO2-CNT复合膜电极在DMF溶液中对糠醛的异相电催化还原

通过在乙醇中电化学溶解Ti金属阳极合成前驱体Ti(OEt)4和溶胶-凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO2-碳纳米管(nanoTiO2-CNT)复合膜, 采用循环伏安和电解合成法研究了nanoTiO2-CNT复合膜电极在N, N-二甲基甲酰胺(DMF)中的氧化还原行为以及对糠醛(furfural)还原的电催化活性. 结果发现, nanoTiO2-CNT电极在阴极扫描时有两对氧化还原峰, 可逆半波电位E r1/2 分别为－1.27 V和－2.44 V(vs SCE, 扫描速度100 mV•s-1), 分别对应于TiO2/Ti2O3氧化还原电对的可逆电极过程和TiO2/Ti(OH)3电对的准可逆电极过程；在DMF电解液中nanoTiO2-CNT复合膜中的Ti(IV)/Ti(III)氧化还原电对作为媒质间接电还原糠醛为糠醇, 反应机理为电化学偶联随后化学催化反应(EC′)机理.