有机电解液在阳极氧化法制备TiO2纳米管中的应用

二氧化钛纳米管由于其特殊的结构和优异的性能,在很多领域都有着重要的应用前景。阳极氧化法是制备二氧化钛纳米管的一种主要方法。近来,在阳极氧化法中使用有机电解液来制备二氧化钛纳米管取得了非常显著的效果。与传统的水溶性电解液相比,其深宽比和光电转换效率有了很大的提高。本文主要介绍了二氧化钛纳米管的阳极氧化原理以及有机电解液在阳极氧化法中对二氧化钛纳米管生长过程的影响。     

阳极氧化法制备TiO2纳米管及光催化研究进展

TiO2纳米管是一种新型的高性能材料,因其独特的有序结构而显示出优异的性能,在许多领域有着广泛的应用。本文主要阐述了阳极氧化法制备TiO2纳米管及其纳米管生成的机制,分析了制备过程中电解液pH、阳极氧化电压对所生成的TiO2纳米管阵列结构的影响。实现TiO2纳米管定向排布,对于发挥低维材料的效用至关重要。高度有序的纳米管阵列结构,具有显著的量子尺寸效应和取向效应。对TiO2纳米管阵列进行掺杂改性能够增强材料的光催化性能,提高其光催化效率。在光照条件下,光生电子能快速从TiO2纳米管的导带进入导电基体,大大降低了光生载流子复合几率,从而使其表现出良好的光电活性,可用于太阳能电池领域,在抗菌消毒,污水处理方面也具有很大的应用价值。     

阳极氧化法制备TiO2纳米管及其光催化性能

纳米TiO₂对诸多环境污染物有显著的光催化降解作用,光催化已发展成为新型环境污染治理技术。本文采用阳极氧化法制备出TiO₂纳米管,对比了四种电解液组成(A氟化铵+硫酸铵+水;B氟化铵+硫酸铵+乙酸+水;C氟化铵+硫酸铵+甘油+水;D氢氟酸+二甲基亚砜(DMOS)+乙醇)对催化剂表面形貌及光催化性能的影响。结果表明,电解液A和C都制备出了形貌清晰的TiO₂纳米管,管径约为60~74 nm。样品经400 ℃煅烧,TiO₂晶型主要为锐钛矿相;经500 ℃煅烧,出现少量金红石相;经700 ℃煅烧,晶型全部为金红石相。具有良好形貌的TiO₂纳米管同时具有良好的紫外光吸收能力。当亚甲基蓝初始浓度为10 mg·L^-1,经500 ℃煅烧的TiO₂纳米管光催化活性最佳,光照30 min亚甲基蓝的降解率达89.98%。亚甲基蓝光催化降解反应符合一级反应动力学,反应速率常数为0.079 30。     

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其在太阳能电池中的应用

介绍了阳极氧化法制备二氧化钛纳米管的技术发展历程, 论述了其制备过程及生长机理, 探讨了电解液、pH值、氧化电压、氧化时间、氧化温度和后处理方法等因素对TiO₂纳米管结构和形态的影响, 综述了近几年来利用TiO₂纳米管组装染料敏化、量子点和本体异质结等太阳能电池所取得的进展, 展望了其未来发展趋势和应用前景.     

TiO2纳米管阳极氧化制备机理及热处理对其影响

采用阳极氧化方法,在NH4F+H2O的乙二醇溶液体系下制备了TiO2纳米管列阵薄膜,建立了TiO2纳米管列阵薄膜的"电场诱导"生长模型。TiO2纳米管的管形结构形成与TiO2的半导体性质相关。纳米管表面吸附的纳米粒子与管壁间空间有关系。经过退火处理的纳米管管口由12~14个直径为25~35 nm的纳米颗粒团聚体组成,600℃时,纳米管结构已被破坏。经过300~600℃之间不同温度处理后的TiO2纳米管呈现锐钛矿晶态,比表面积随温度升高呈下降趋势。     

阳极氧化法制备TiO2多孔薄膜

本文综述了制备TiO₂薄膜的各种方法,详细介绍了阳极氧化法制备TiO₂多孔膜的进展,在非含氟电解液体系中,对纯钛进行阳极氧化处理可制得表面呈无规则生长的多孔膜结构;在含氟电解液体系中,则可自组织形成高度有序的TiO₂纳米管阵列,并指出阳极氧化法是可在常温低压下进行、操作工艺简单、薄膜性能稳定、再现性好的一种最具工业化应用潜力的制备方法。     

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其在太阳能电池中的应用

介绍了阳极氧化法制备二氧化钛纳米管的技术发展历程, 论述了其制备过程及生长机理, 探讨了电解液、pH值、氧化电压、氧化时间、氧化温度和后处理方法等因素对TiO₂纳米管结构和形态的影响, 综述了近几年来利用TiO₂纳米管组装染料敏化、量子点和本体异质结等太阳能电池所取得的进展, 展望了其未来发展趋势和应用前景.     

含氯离子电解液中二氧化钛纳米管的阳极氧化形成机理及应用

采用电化学阳极氧化的方法,以氯化铵(NH₄Cl)水溶液为电解液,在纯钛表面制备了二氧化钛(TiO₂)纳米管。考察了制备电压、氧化时间、Cl^-浓度和钛基体的退火处理对阳极氧化过程的影响规律,探讨了在含氯离子电解液中纳米管的形成机理,并基于上述含氯离子电解液中纳米管形成机制,通过两步阳极氧化法得到无支撑纳米管薄膜。     

NH4F/H3PO4体系中阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列

以价廉的Ni板代替常用的Pt片为阴极,纯钛为阳极,采用电化学阳极氧化法在NH4F-H3PO4体系中制备出TiO2纳米管阵列.详细研究了制备参数(溶液酸度、氟离子浓度、外加电压和氧化时间)对所获纳米管阵列形貌的影响.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射(XRD)对样品的形貌和晶相结构进行了表征.在最优化的条件下,可以获得形貌规整、表面干净、有序的TiO2纳米管阵列.纳米管阵列的平均管径为60 nm.管长约530 nm.采用阳极氧化法制备的纳米管阵列是非晶态的.经400℃热处理2 h后,可以转变为锐钛矿相.实验结果还发现,经过热处理后,纳米管阵列变得更为有序,管径扩大至约95 nm.     

阳极氧化法制备多段氧化钛纳米管阵列

光滑管壁结构与竹子结构氧化钛纳米管在一些应用方面分别表现出各自的优势,比如光滑管壁结构氧化钛纳米管更适合电子的传输,竹子结构氧化钛纳米管增加了纳米管的比表面积.集合了两种结构特点的氧化钛纳米管将会在一些应用方面更加优秀.我们提供了一种通过阳极氧化简单制备多段氧化钛纳米管阵列的方法,这种多段氧化钛纳米管是由光滑管壁结构与竹子结构交替组成的.直流电压与交流电压交替使用分别得到氧化钛纳米管的光滑管壁段和竹子结构段.直流电压与交流电压各自的持续时间可以对段长完全控制.并且我们指出了得到这种多段氧化钛纳米管阵列应该注意的问题.首先,为了避免纳米管段与段之间的分裂,电压切换时氢离子的分布不应该被扰乱;其次,为了避免纳米管各段之间因为直径出现差别而断裂,直流电压的大小应该等于交流电压的大电压.这种多段的纳米管阵列期望在太阳能电池,药物传输等方面得到广泛应用.     

水热法合成掺杂铁离子的小管径TiO2纳米管

碳纳米管这种一维结构的新材料的发现为物理、化学、材料科学和纳米科学开辟了全新的研究领域.近年来,非碳无机类富勒烯(Inorganic Fullerenelike,简称IF)纳米管也受到人们的广泛关注.     

Sunlight-activated AlFeO3/TiO2 photocatalyst

A nanocomposite photocatalyst composed of AlFeO₃ and TiO₂ is prepared, and characterized through X-ray diffraction. Application of the nanocomposite for the photodegradations of eosin dye and methyl orange gives an improved photoactivity compared with TiO₂-only nanomaterials. The optimal concentration of AlFeO₃ in the composite is about 1.0 wt% under UV excitation, and 9.0 wt% under sunlight excitation for the improved photoactivity. Furthermore, this nanocomposite is more active for eosin photodegradation if natural sunlight rather than UV is used. This may be due to the reason that adding AlFeO₃ nanoparticles into TiO₂ matrix can promote the separation of photogener-ated charge carriers, and extend the photoresponse of TiO₂ toward visible region, which results in an increase in the solar energy utilization efficiency.     

宽电压范围下阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列及其热稳定性

采用电化学阳极氧化技术,以含有NH4F和H2O的甘油溶液为电解液,在宽氧化电压范围(20~100V)下于纯钛表面制备了结构高度有序的TiO2纳米管阵列。利用扫描电子显微镜(SEM)考察了阳极氧化工艺(氧化电压、NH4F浓度、环境温度、水分含量等因素)及退火处理对纳米管形貌的影响;采用X射线衍射分析(XRD)表征了不同氧化电压和退火前后TiO2纳米管阵列的物相;并从电流-时间曲线出发简要地分析了纳米管阵列的形成机理。结果表明,纳米管的内外径和管长随氧化电压的增大而增大;NH4F浓度和环境温度对纳米管形貌有一定的影响;水分含量的多寡决定了能否在高电压下自组装形成纳米管阵列;TiO2纳米管阵列具有良好的热稳定性,管状形貌可以保持到700℃;直接制备的TiO2纳米管阵列均为无定型结构,经450℃退火处理后,无定型的TiO2纳米管转变为锐钛矿相,而600℃退火处理后,部分锐钛矿相转变为金红石相。     

Effect of the rhenium additive to VOx/TiO2 and MoOx/TiO2 catalysts on their properties in oxidative dehydrogenation of propane

VO_x/TiO₂ and MoO_x/TiO₂ catalysts with the addition of Re (Re/V or Mo = 0.5) were synthetized and tested in oxidative dehydrogenation of propane and in reduction by propane. XPS measurements showed depletion of the surface in Re. The Re additive does not affect the total conversion of propane, but increases the selectivity to propene. The effect is more pronounced for the MoO_x/TiO₂ catalyst. The increase in the selectivity to propene is accompanied with the increase in the reducibility of the catalysts.     

单分散SiO2纳米颗粒复合凝胶电解质的应用

以单分散程度较高的SiO₂纳米颗粒(约130 nm)作为填料,聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)作为聚合物基质,采用简便的物理共混法制备出了一种单分散SiO₂纳米颗粒复合凝胶聚合物电解质(MCGPEs)并将其应用于锂电池中。扫描电镜结果表明,SiO₂纳米颗粒在聚合物基体中分散均匀。与传统凝胶聚合物电解质(GPEs)和商业SiO₂颗粒复合凝胶电解质(CGPEs)相比,MCGPEs有着更高的电解液吸液能力和离子电导率,并且具备更强的锂离子迁移能力。此外,使用MCGPEs作为电解质的锂电池,在1.0C下历经300次循环后仍然保持了121.1 mAh·g^-1的较高比容量,表现出了优异的循环性能。同时,其倍率性能也十分优异,在10C倍率下获得了135 mAh·g^-1的比容量,远高于GPEs锂电池(76.2 mAh·g^-1)。     

Kinetics of methane combustion on Fe2O3/TiO2 catalysts

The objective of this work was to study the kinetics of methane combustion for a series of Fe₂O₃/TiO₂ catalysts. An increase in activity is observed as iron loading increases, and can be attributed to an increase of surface coverage by Fe₂O₃ species. Kinetic studies revealed that the reaction orders with respect to methane, oxygen, carbon dioxide and water are 1, 0, 0 and -1 respectively. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

CdS/TiO2纳米管复合结构的制备与光电性能研究

利用阳极氧化法在钛金属基体表面制备一层TiO₂纳米管阵列薄膜, 然后通过水热反应在TiO₂纳米管上负载CdS纳米粒子, 形成CdS/TiO₂纳米管的复合结构。利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis等手段对其形貌和结构进行表征。进一步考察了CdS/TiO₂纳米管的光电性能和光催化活性, 结果表明, 相比于TiO₂纳米管, CdS/TiO₂纳米管复合结构在紫外光和可见光下都具有更好的光催化活性及光电性能。     

CdS/TiO2纳米管复合结构的制备与光电性能研究

利用阳极氧化法在钛金属基底表面制备一层TiO2纳米管阵列薄膜,然后通过水热反应在TiO2纳米管上负载CdS纳米粒子,形成CdS/TiO2纳米管的复合结构。利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis等手段对其形貌和结构进行表征。进一步考察了CdS/TiO2纳米管的光电性能和光催化活性,结果表明,相比于TiO2纳米管,CdS/TiO2纳米管复合结构在紫外光和可见光下都具有更好的光催化活性及光电性能。