二氧化钛纳米管阵列的制备及光催化效果的研究

用阳极氧化法制备出高度致密、有序的TiO2纳米管阵列.利用SEM和XRD表征分析纳米管阵列的形貌和结构.分析结果表明:经过450℃退火后的TiO2晶相结构为夹杂少量金红石相的锐钛矿相.以甲基橙在水溶液中的光催化降解为实例,分别研究了TiO2纳米管阵列在可见光和紫外光激发下的光催化性能.实验结果表明:该阵列在紫外光激发下有较高的光催化效率,但在可见光照射下产生降解效果不太明显.     

阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列及其表征

采用阳极氧化法在钛金属表面制备出致密有序的TiO2纳米管膜层.利用FESEM、XRD方法研究了不同阳极氧化时间、电解液组成以及退火对TiO2纳米管形貌的影响.讨论了TiO2纳米管的形成机制.     

阳极氧化TiO_2纳米管阵列的制备与表征

采用阳极氧化法,分别选用HF和NH4F两种电解质,对纯钛进行阳极氧化处理制备TiO_2纳米管阵列。选用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱及X-射线衍射对纳米管的形貌、化学成分和物相结构进行表征和分析。结果表明:在HF体系中,随着氧化时间的增加,纳米管整齐度增加,同时管径也增大,当氧化时间为20 min时,管内径约60 nm,壁厚约10 nm;而纯钛片厚度的变化对纳米管的形貌没有明显的影响。在NH_4F体系中,加热使纳米管的内径增加,壁厚变薄,内径达到130 nm,壁厚约7 nm,这是由于加热使氧化反应速率增加,加快了纳米管的形成速率。EDS检测的Ti和O的原子数的比例接近1∶2。XRD图谱表明,在450℃热处理后的纳米管的物相结构为锐钛矿,由此可见,阳极氧化制备的纳米管阵列为二氧化钛纳米管。     

阳极氧化法制备有序TiO_2纳米管阵列

以NH4F/乙二醇为电解液对Ti箔进行阳极氧化,通过对溶液中水的含量、氧化电压、时间等参数的控制,制备了高度有序TiO2纳米管.分别利用XRD和SEM对TiO2纳米管阵列的物相组成和形貌结构进行了表征,结合氧化过程电流密度变化探讨了TiO2纳米管的生长机理.研究结果表明:TiO2纳米管阵列的形成须经历致密氧化层的形成、多孔层的形成以及纳米管的形成与稳定生长3个阶段的演化.     

搅拌方法对阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的影响

将Ti箔在电压为40 V、温度为60℃,超声搅拌或磁力搅拌下质量分数0.25%的NH4F+体积分数2.5%的蒸馏水+乙二醇电解液中进行阳极氧化,以制备TiO2纳米管阵列;所制备的样品在空气中经450℃退火3 h。用场发射扫描电镜、透射电镜对所制得的样品表面形貌和晶体结构进行表征。结果发现:磁力搅拌制得的样品表面被严重腐蚀;而超声搅拌下可制备出完整的TiO2纳米管,无腐蚀现象;阳极氧化后的TiO2纳米管为非晶态结构,经退火处理后转变为锐态矿结构。对不同搅拌方式影响TiO2纳米管阵列的形成机制进行了分析讨论。     

纳米管阵列光催化降解TVOC的速率数学模型

基于菲克定律和质量守恒原理,建立了TVOC分子在纳米管内的质量传递方程,推导出了纳米管阵列(TNAs)的TVOC降解速率数学模型,模型表明:随着管长的增加,降解速率增加;存在最佳管径使降解速率达到最大.采用管径为60 nm、75 nm、90 nm,管长为1.1μm和2.3μm的TiO2纳米管,对初始浓度约为10 mg/m3的TVOC气体进行了光催化降解实验,估计了模型中的参数,同时计算出了相应实验条件下纳米管内TVOC降解速率的模型值.对比分析模型结果与实验结果,表明:TVOC初始浓度一定时,TVOC的降解速率与纳米管的总表面积正相关;TVOC降解速率的数学模型简单可靠.该模型为光催化反应中光催化纳米管尺寸的选择提供了理论依据.     

由非晶态氢氧化钛水热合成氧化钛纳米管及其光催化性能研究

氧化钛(TiO₂)纳米管的合成方法对其微结构及光催化性能有很大影响。目前,大多数研究主要以锐钛矿晶体或锐钛矿与金红石的混合晶体合成纳米管为研究对象。为考查前驱体对TiO₂纳米管形成过程及光催化性能的影响,该文研究了以非晶态氢氧化钛(Ti(OH)₄)为钛源水热合成TiO₂纳米管的工艺,分析了水热合成产物在后处理过程中物相和形貌的演变,并对TiO₂纳米管的物理化学性质进行了表征。研究结果表明：水热合成的最佳温度和时间分别为150 ℃和16 h;对产物依次水洗、酸洗、再水洗,最后在400 ℃煅烧2 h,获得结晶度好的锐钛矿纳米管。转变过程为水热反应诱发了非晶态Ti(OH)₄转变为薄片状钛酸钠(Na₂Ti₃O₇);水洗和酸洗诱发了Na₂Ti₃O₇向钛酸(H₂Ti₄O₉)纳米管的转变;煅烧促进H₂Ti₄O₉纳米管向锐钛矿纳米管的转变。400 ℃煅烧2 h的纳米管具有最高的光催化降解性能。     

TiO2纳米管阵列电极的制备及电输运性能

利用电化学阳极氧化方法制备了二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列样品,并对其结构、形貌和电输运性能进行了研究.扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)揭示了其具有规则和完整的纳米管结构,X射线衍射(XRD)研究说明退火后的样品具有锐钛矿的结构.电输运性能研究表明,相对于纳米颗粒,纳米管阵列结构具有更低的内部传输阻抗和更高的界面复合电阻.     

二氧化钛纳米管的制备及其特性研究

以金属钛板作为阳极材料,采用阳极氧化方法制备了二氧化钛(Ti O2)纳米管,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜等测试,研究了制备工艺条件和超声波源对样品性能的影响.结果表明:纳米管的形貎和结晶性能与工艺参数和超声波源密切相关,退火处理能使样品由不定形相转成由锐钛矿相和金红石相组成的混合相,其生长速度、管径和管壁厚度明显受到阳极氧化时平均电流密度的影响.氧化电压为60 V时所制备Ti O2纳米管样品的管径为90 nm、管壁厚度为21 nm、长度为8μm.     

阳极氧化电压对纳米孔阵列阳极氧化铝膜形貌的影响

阳极氧化铝是将金属铝进行阳极氧化处理后,在其表面上形成的一层氧化膜,可对金属铝起到装饰和保护的作用．20世纪末人们发现,铝在适当的阳极氧化条件下可以制得具有纳米孔阵列的阳极氧化铝膜．随着纳米科学的蓬勃发展,纳米孔阵列阳极氧化铝膜由于其具有大的比表面积、高纵横比、大小均     

Synthesis of carbon nanotube arrays using ethanol in porous anodic aluminum oxide template

Carbon nanotube (CNT) arrays confined by porous anodic aluminum oxide (AAO) template were synthesized using ethanol as reactant carbon source at low pressure. Images by scanning electron microscope (SEM) and low magnification transmission electron microscopy (TEM) show that these CNTs have highly uniform outer diameter and length, absolutely controlled by the diameter and depth of nano-channel arrays of the AAO. High resolution transmission electron microscopy (HRTEM) imaging indicates that the graphitization of the CNT walls is better than the results reported on this kind of template-based CNT arrays, although it is not so good as that of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) synthesized by catalysis. CNTs synthesized using acetylene as reactant gas show much less graphitization than those prepared using ethanol by comparing the results of HRTEM and Raman spectroscopy. The etchingeffects of decomposed OH radicals on the amorphous carbon and the roughness of AAO nano-channel arrays on the CNTs growth were employed to explain the graphitization and growth of the CNTs.     

Synthesis of ordered Si nanowire arrays in porous anodic aluminum oxide templates

Highly ordered polycrystalline Si nanowire arrays were synthesized in porous anodic aluminum oxide (AAO) templates by the chemical vapor deposition (CVD) method. The morphological structure, the crystal character of Si nanowire arrays and the individual nanowire were analyzed by the transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), atom force microscopy (AFM) and the X-ray diffraction spectrum (XRD), respectively. It is shown that most fabricated silicon nanowires (SiNWs) tend to be assembled parallelly in bundles and constructed with highly orientated arrays. This method provides a simple and low cost fabricating craftwork and the diameters and lengths of SiNWs can be controlled, the large area Si nanowire arrays can be achieved easily under such a way. The curling and twisting SiNWs are fewer than those by other synthesis methods.     

TiO2 nanotube arrays and TiO2-nanotube-array based dye-sensitized solar cell

To substitute the non-regular nano-crystalline semiconductor for a novel kind of ordered microstructure is a very important aspect in the domain of dye-sensitized solar cell. One of the researching hot- spots is the highly-ordered TiO2 nanotube architecture. As a new type of titania nano-material, titania nanotube arrays have drawn extraordinary attention due to its distinctive morphology, notable photo-electrical and hydro-sensitive performance. At 100% sun the new kind of TiO2 nanotube arrays solar cell exhibits an overall conversion efficiency of 5.44%. This paper introduces the preparation methods of titania nanotube arrays, the existing problems and recent progress in titania nanotube arrays solar cell.     

TiO2纳米管阵列制备及机理研究进展

TiO2是一种重要的无机功能材料,TiO2纳米管阵列在许多技术领域具有广阔的应用前景.本文综述了TiO2纳米管阵列的制备方法如模板法和阳极氧化法,以及不同制备条件得到的纳米管阵列的形貌特征,通过讨论当前对TiO2纳米管阵列形成机理的不同研究结果,说明TiO2纳米管阵列形成过程中阳极氧化电流随时间的变化趋势,以及这种变化对纳米管阵列微结构的影响因素.最后对TiO2纳米管阵列的应用、发展趋势和需要解决的问题作了简要的阐述.     

基底预处理对于水热法制备ZnO微/纳米管阵列的影响

采用水热法系统研究了基底预处理(基底铺膜、不铺膜吹氮气处理和盐酸浸泡处理等)方式对于制备ZnO微/纳米管阵列的影响;结合ZnO晶体的微观结构,探讨了基底特征与ZnO微/纳米管阵列生长的内在联系.结果表明,采用高纯氮气和盐酸浸泡预处理基底均能制备得到ZnO微/纳米管阵列,并且这两种预处理方法制备出的纳米管在尺寸、形貌和分布上有所不同.ZnO微/纳米管成管机理研究表明,ZnO顶部锌终端对于生长微/纳米管起着决定性作用.     

Ag改性TiO_2纳米管阵列的光电化学性能研究

采用阳极氧化法及光沉积法制备Ag改性Ti O2纳米管阵列,采用XRD、SEM分析样品的晶型和形貌特征,并利用电化学工作站三电极体系通过I-E、光生电位、光电流响应及莫特肖特基曲线考察样品的光电化学性能。结果表明:Ti O2纳米管阵列的内径约为60 nm,管壁厚度约为30 nm,Ag颗粒粒径为15~20 nm;光沉积时间对Ag颗粒尺寸几乎没有影响,仅增加了Ag粒子的沉积量;Ag的改性能够有效地促进电子和空穴的分离,提高了对太阳光的利用率,在氙灯照射下,Ag-Ti O2纳米管阵列具有良好的光电化学性能,光电流达到0.28 m A/cm2,载流子密度ND为2.21×1022cm-3,光转化率可达到4.10%。     

Preparation and hydrogen gas sensitive characteristics of highly ordered titania nanotube arrays

In this paper, we report the growth and characteristics of titania nanotube arrays prepared by anodic oxidation and then annealed in an oxygen atmosphere at 500℃. The titania nanotube arrays presented high sensitivity to hydrogen gas. The crystalline phase of the samples was checked by X-ray diffraction （XRD）. The differences in the nanotubes morphology attributed to the etched samples due to anodization potential, reaction time and the electrolyte concentration were analyzed by scanning electron mi- croscopy （SEM）. The gas sensitive parameters of the samples were obtained from resistance, the response time and the recovery time at different temperatures.     

一维TiO_2纳米阵列的水热晶化及性能研究

文章采用电化学阳极氧化法以纯钛薄片为阳极,惰性电极石墨为阴极,以含0.4 mol/L HF的乙二醇溶液为电解液,在恒定的电压(100 V)下制备了TiO2纳米阵列,并分别通过水热法和高温退火对纳米阵列进行晶化处理;利用XRD、SEM、TEM、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)对纳米阵列的组织结构、形貌及光吸收性能进行了表征。在该体系下,制备出的TiO2纳米管阵列直径为120~140 nm,管壁厚为15~25 nm,长度为30~40μm。经过不同温度的水热处理或高温退火处理,均可得到锐钛矿相的TiO2晶体。通过电化学综合测试系统测定了晶化后的TiO2纳米阵列的线性伏安曲线,为提高光电催化效率做了理论分析。     

钛合金表面阳极氧化技术制备羟基磷灰石研究述评

羟基磷灰石与钛合金的结合,可以克服羟基磷灰石自身的缺点。阳极氧化技术是目前研究的热点,它包括阳极氧化法与微弧氧化法两种,本文综合论述了利用阳极氧化技术在钛及钛合金表面制备羟基磷灰石的研究现状,系统分析了阳极氧化技术与其他常用制备羟基磷灰石技术的优点,并对影响因素进行了详细地叙述,进而提出了相应的设想和展望。     

TiO2纳米管阵列的制备及其光催化效率研究

以质量分数（下同）0.3%NH4F＋ethylene glycol＋1%H2O为电解液采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管,研究了阳极氧化时间和退火温度对TiO2纳米管表面形貌、晶体结构和光催化效率的影响,比较了不同电解液制备的TiO2纳米管和溶胶凝胶法制备的TiO2薄膜的光催化效率.应用X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（FESEM）对TiO2纳米管的形貌和结构进行了分析.结果表明：在阳极氧化恒电压50 V、阳极氧化48 h、450℃退火4 h条件下制备的TiO2纳米管具有最高的光催化效率,其光催化效率明显高于溶胶凝胶法制备的TiO2薄膜（4.4倍）,也高于0.5%HF电解液和弱酸水溶性电解液（0.5%HF＋1 mol/L NH4H2PO4）制备的TiO2纳米管的光催化效率.