紫外-可见光光束在TiO_2纳米颗粒胶体中的传输（英文）

紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工技术利用紫外光场对入射纳米颗粒的催化作用实现对工件表面材料的高效去除。为掌握紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工过程中紫外光束在纳米二氧化钛胶体中的传输特性,基于纳米二氧化钛胶体对紫外-可见光的吸收及散射理论,通过系列实验得到紫外-可见光束在不同浓度、吸收层厚度的二氧化钛纳米颗粒胶体中的传输特性及衰减关系。结果表明,为保证足够强度的紫外光能通过纳米二氧化钛胶体照射在工件表面,胶体浓度宜控制在500mol/m3以下,光-液耦合区胶体吸收层的厚度不宜超过20mm。     

紫外光诱导纳米颗粒胶体微射流碰撞特性（英文）北大核心CSCD

采用流体力学模拟方法,建立了垂直非淹没射流的计算流体动力学模型,研究了在紫外光诱导纳米颗粒胶体射流中用直径D为500μm的微孔光-液耦合喷嘴进行抛光加工的冲击动力学,分析了非淹没射流条件下光-液耦合喷嘴内、外的流场分布情况及其对工件表面的喷射冲击特征,对紫外光诱导纳米颗粒胶体射流冲击动力学过程进行了理论描述。计算结果表明,在1MPa入射压力时,微孔光-液耦合喷嘴口TiO2胶体的喷射速度约为30m/s,其集束匀速喷射距离约为5mm。在此喷射距离时进行垂直喷射,在胶束与工件表面的冲击射流作用区域,其射流静压最大值分布在射流冲击作用中心,但射流动压及射流合成速度在此区域的截面分布呈"W"形状,射流动压及速度最大值出现在胶体射流束的外环直径约2mm处。     

紫外光诱导纳米颗粒胶体微射流碰撞特性（英文）

采用流体力学模拟方法,建立了垂直非淹没射流的计算流体动力学模型,研究了在紫外光诱导纳米颗粒胶体射流中用直径D为500μm的微孔光-液耦合喷嘴进行抛光加工的冲击动力学,分析了非淹没射流条件下光-液耦合喷嘴内、外的流场分布情况及其对工件表面的喷射冲击特征,对紫外光诱导纳米颗粒胶体射流冲击动力学过程进行了理论描述。计算结果表明,在1MPa入射压力时,微孔光-液耦合喷嘴口TiO2胶体的喷射速度约为30m/s,其集束匀速喷射距离约为5mm。在此喷射距离时进行垂直喷射,在胶束与工件表面的冲击射流作用区域,其射流静压最大值分布在射流冲击作用中心,但射流动压及射流合成速度在此区域的截面分布呈"W"形状,射流动压及速度最大值出现在胶体射流束的外环直径约2mm处。     

二氧化钛/银复合结构的制备和拉曼增强实验

采用了紫外光诱导的方法在二氧化钛纳米杆的表面生长银纳米粒子,将其作为表面增强拉曼散射基底.重点研究紫外光照时间对拉曼灵敏度的影响,制备不同光照时间下二氧化钛纳米杆/银复合结构的样品.利用COMSOL Multiphysics仿真软件计算二氧化钛纳米杆/银复合结构表面的电磁分布和理论增强因子.实验结果表明,紫外光照10 ...     

聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/TiO2纳米复合材料的光物理性能研究

通过原位强碱诱导下的脱氯化氢缩合聚合法制备了一系列不同纳米TiO2含量的聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/纳米二氧化钛(PMOCOPV/TiO2)光电复合材料。红外光谱和拉曼光谱证实了在纳米TiO2表面的包覆层为PMOCOPV。紫外-可见吸收光谱表明随着TiO2含量的增加PMOCOPV/TiO2纳米复合材料的吸收强度提高。高分辨透射电镜观察发现PMOCOPV/TiO2是具有核-壳结构的纳米复合粒子,直径约30 nm,其中PMOCOPV包覆层的厚度约为8~10 nm。荧光光谱研究表明,PMOCOPV/TiO2纳米复合材料的最大发射波长随着TiO2含量的增加发生红移,荧光寿命约为1 ns,且随着TiO2含量的增加荧光强度和荧光寿命得到显著提高,并通过PMOCOPV/TiO2纳米复合材料中的激子离化和电荷传输过程以及复合材料中的电势能级探讨了PMOCOPV/TiO2的荧光量子效率和荧光强度增加的机理。     

纳米二氧化钛屏蔽紫外光法显现手印研究

鉴于彩色和强荧光客体上手印难以显现的实际,报道了利用屏蔽紫外光显现手印的新方法。金红石相纳米二氧化钛对紫外光有很强的屏蔽性能。实验用二氧化钛粒径约为30 nm,多为球形,对波长小于400 nm的光有强烈吸收。通过刷显或抖显的方法,使纹线吸附足量的纳米二氧化钛颗粒,而客体表面不吸附或少吸附。在365 nm紫外光照下,纹线呈暗色调,背景则为亮色调,拍照得到反差明显的影像。与传统的“502”胶熏显-罗丹明6G(或BBD)染色增显法比较,纳米二氧化钛屏蔽紫外光法显出的手印纹线流畅,细节特征清晰。研究表明：该法可以有效显现彩色或强荧光客体上手印,对于非渗透性客体上的陈旧手印也有比较理想的显现效果。该法具有简便、有效、快速和经济的特点,具有广阔的应用前景。     

表面修饰碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂制备及催化活性研究

采用溶胶-凝胶法在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的碳纳米管表面均匀沉积纳米级二氧化钛粒子制得复合光催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对复合光催化剂进行表征。结果表明,二氧化钛粒子是呈球形、团聚,随机沉积在未修饰碳纳米管任意表面,甚至部分碳纳米管表面是完全裸露的。经PVP修饰后的碳纳米管,二氧化钛纳米粒子均匀沉积在碳纳米管表面,二氧化钛为纯锐钛矿晶体结构,没有金红石和板钛矿相。表面修饰碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂在紫外光照射下降解亚甲基蓝,相比纯的二氧化钛和碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂,具有非常高的催化活性。     

用于蓝光(405nm)激光直写的聚乙烯醇/银纳米复合材料薄膜的制备

利用紫外光诱导还原金属前躯体硝酸银(AgNO3),直接在聚乙烯醇(PVA)薄膜中生长银纳米颗粒,成功制备出PVA/Ag纳米复合材料薄膜。利用紫外-可见吸收光谱分析了银离子浓度、紫外光辐照功率和辐照时间对薄膜光谱的影响趋势。通过优化硝酸银浓度、辐照条件来调节薄膜中银纳米颗粒的尺寸和空间分布密度,成功地将此复合薄膜的等离子共振吸收峰位调节为406nm,并用于蓝光(405nm)激光直写光刻。扫描电子显微镜(SEM)观察表明,该材料中纳米颗粒分布均匀,粒径分布较窄;X射线光电子谱(XPS)证实了合成的纳米颗粒为单质银;原子力显微镜(AFM)分析显示薄膜光刻后获得了表面清晰、光滑、规整的图形。     

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。     

铝基银纳米阵列制备及其紫外-可见-近红外光吸收特性

基于阳极氧化铝模板,采用真空蒸镀技术,制备了高度有序的周期性银纳米球阵列.阵列几何结构参数调控实验发现,通过控制蒸镀厚度,可实现对阵列中银纳米球尺寸(直径)和间距的有效调控,进而有效实现对紫外-可见-近红外各波段吸收峰位和峰宽的调制.吸收光谱测试显示,该纳米阵列在紫外、可见和近红外波段都具有明显的电磁波吸收特性.时域有限差分理论模拟结合实验分析不同波段光吸收特性的物理机制,紫外超窄强吸收为银、铝介电环境非对称诱发的法诺共振,可见波段吸收源自于银纳米粒子局域表面等离子体共振,近红外波段强吸收为银纳米球阵列表面晶格共振所激发.     

二氧化钛胶体及其自组装薄膜的光谱分析

水解钛酸四丁酯制备了二氧化钛胶体;采用静电自组装技术制备了聚电解质与二氧化钛胶体的复合薄膜;采用吸收光谱和荧光光谱对二氧化钛胶体及其复合薄膜进行了表征。吸收光谱显示,胶体的吸收带边蓝移,显示出量子尺寸效应,胶体的荧光光谱出现了多个发光带,最短发光波长位于371nm,发光主要集中在蓝光区域内;在252nm光源激发下。复合薄膜的发射谱带具有二氧化钛水溶胶的发射谱带的特征,荧光发射主要来源于二氧化钛,聚电解质的引入对复合薄膜的光致发光特性有一定影响。     

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...     

First-principles study on anatase TiO2（101） surface adsorption of NO

In this paper, the stable structure and the electronic and optical properties of nitric oxide （NO） adsorption on the anatase TiO2 （101） surface are studied using the plane-wave ultrasoft pseudopotential method, which is based on the density functional theory. NO adsorption on the surface is weak when the outermost layer terminates on twofold coordinated oxygen atoms, but it is remarkably enhanced on the surface containing O vacancy defects. The higher the concentration of oxygen vacancy defects, the stronger the adsorption is. The adsorption energies are 3.4528 eV （N end adsorption）, 2.6770 eV （O end adsorption）, and 4.1437 eV （horizontal adsorption）. The adsorption process is exothermic, resulting in a more stable adsorption structure. Furthermore, O vacancy defects on the TiO2 （101） surface significantly contribute to the absorption of visible light in a relatively low-energy region. A new absorption peak in the low-energy region, corresponding to an energy of 0.9 eV, is observed. However, the TiO2 （101） surface structure exhibits weak absorption in the low-energy region of visible light after NO adsorption.     

TiO2/SnO2复合氧化物的制备和光谱特性

为了研究TiO2/SnO2复合氧化物的光学特性,用胶体化学方法制备了以SnO2为内核的TiO2/SnO2复合氧化物,并且用紫外-可见光吸收光谱、X射线衍射和红外光谱对TiO2/SnO2复合氧化物的特性进行了分析.结果显示TiO2和TiO2/SnO2的能带宽度分别为4.13和3.86 eV,表现出量子尺寸效应;TiO2/SnO2在紫外区域具有宽的强吸收带.X射线衍射中TiO2的(110)衍射峰的位置移动了1.6°,强度也发生了变化;与TiO2红外光谱相比,TiO2/SnO2中Ti-O键的伸缩振动由500cm-1移到了656 cm-1,并有560 cm-1的肩峰,与吸附水相应的1650 cm-1附近的吸收峰和3420 cm-1的吸收峰均有所增加.     

Unusual photoelectric behaviors of Mo-doped TiO2 multilayer thin films prepared by RF magnetron co-sputtering: effect of barrier tunneling on internal charge transfer

Mo-doped TiO₂ multilayer thin films were prepared by RF magnetron co-sputtering. Microstructures, crystallite parameters and the absorption band were investigated with atomic force microscopy, X-ray diffraction and ultraviolet-visible spectroscopy. Internal carrier transport characteristics and the photoelectric property of different layer-assemble modes were examined on an electrochemical workstation under visible light. The result indicates that the double-layer structure with an undoped surface layer demonstrated a red-shifted absorption edge and a much stronger photocurrent compared to the uniformly doped sample, signifying that the electric field implanted at the interface between particles in different layers accelerated internal charge transfer effectively. However, a heavily doped layer implanted at the bottom of the three-layer film merely brought about negative effects on the photoelectric property, mainly because of the Schottky junction existing above the substrate. Nevertheless, this obstacle was successfully eliminated by raising the Mo concentration to 10²⁰ cm^?3, where the thickness of the depletion layer fell into the order of angstroms and the tunneling coefficient manifested a dramatic increase. Under this circumstance, the Schottky junction disappeared and the strongest photocurrent was observed in the three-layer film.     

基于传输矩阵法的聚合物太阳能电池光学性能分析

采用基于传输矩阵法的光学模型及Matlab软件,模拟了以聚合物P3HT:PCBM为活性层的倒装太阳能电池,并分析了模拟电池的吸光率及其内部光电场分布。探讨了厚度、入射角度以及新结构对电池光学性能的影响。模拟结果表明,电池的光吸收主要由活性层厚度决定,分别随着电子传输层和空穴传输层厚度的增加而下降。当光入射角度增大时,由于光程的增加电池的吸光率随之增加,在40°入射角时达到最大;由于其他光学作用,器件吸光率在40°入射角以后反而降低;证明了光斜入射时电场在整个器件中分布是不连续的。通过在基本结构的适当位置插入一层薄膜构成的微腔器件,由于光学共振效应能够有效提高电池的光吸收。     

Sonodynamic therapy using water-dispersed TiO2-polyethylene glycol compound on glioma cells: comparison of cytotoxic mechanism with photodynamic therapy

Sonodynamic therapy is expected to be a novel therapeutic strategy for malignant gliomas. The titanium dioxide (TiO(2)) nanoparticle, a photosensitizer, can be activated by ultrasound. In this study, by using water-dispersed TiO(2) nanoparticles, an in vitro comparison was made between the photodynamic and sonodynamic damages on U251 human glioblastoma cell lines. Water-dispersed TiO(2) nanoparticles were constructed by the adsorption of chemically modified polyethylene glycole (PEG) on the TiO(2) surface (TiO(2)/PEG). To evaluate cytotoxicity, U251 monolayer cells were incubated in culture medium including 100 μg/ml of TiO(2)/PEG for 3h and subsequently irradiated by ultraviolet light (5.0 mW/cm(2)) or 1.0MHz ultrasound (1.0 W/cm(2)). Cell survival was estimated by MTT assay 24h after irradiation. In the presence of TiO(2)/PEG, the photodynamic cytotoxic effect was not observed after 20 min of an ultraviolet light exposure, while the sonodynamic cytotoxicity effect was almost proportional to the time of sonication. In addition, photodynamic cytotoxicity of TiO(2)/PEG was almost completely inhibited by radical scavenger, while suppression of the sonodynamic cytotoxic effect was not significant. Results of various fluorescent stains showed that ultrasound-treated cells lost their viability immediately after irradiation, and cell membranes were especially damaged in comparison with ultraviolet-treated cells. These findings showed a potential application of TiO(2)/PEG to sonodynamic therapy as a new treatment of malignant gliomas and suggested that the mechanism of TiO(2)/PEG mediated sonodynamic cytotoxicity differs from that of photodynamic cytotoxicity.     

Enhanced light absorption of TiO(2) in the near-ultraviolet band by Au nanoparticles

We propose a scheme to enhance near-UV band absorption of a rutile TiO(2) nanoparticle by placing Au nanoparticles in its neighborhood. The discrete-dipole approximation method was employed to calculate the absorption spectrum of pure rutile TiO(2) and that of TiO(2) mixed with Au nanoparticles. The results indicate that pure rutile TiO(2) has its maximum absorption located in the deep-UV band. With the existence of Au nanoparticles, a significant light harvesting effect occurs, and this maximum shifts to the near-UV band, where usual excitation wavelength falls.