TiO2纳米管阵列及其应用

TiO2纳米管阵列作为一种新型的纳米TiO2材料,由于具有独特的阵列结构和优异的性能,引起了人们的极大关注.本文介绍了采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的工艺条件、产物特性、形成机理,及其在氢传感器、光解水制氢、染料敏化太阳能电池与光催化降解污染物等领域的应用,分析了目前存在的问题,并提出了今后研究的对策.     

Ti基TiO_2纳米管阵列的改性及其光催化降解有机污染物

对近年发展的Ti基TiO2纳米管阵列改性的方法及其在光催化降解有机污染物方面应用的研究进展进行了全面的综述,分析了当前存在的问题,并对TiO2纳米管阵列材料研究的发展趋势进行了展望.     

Fe_2O_3/TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能

在钛基体上采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列,采用化学浴方法在TiO2纳米管阵列上修饰了Fe2O3纳米颗粒。利用扫描电镜、X射线衍射和紫外可见漫反射光谱等手段对材料进行了表征,同时测试了材料的光电化学性能及其光催化降解亚甲基蓝染料废水的性能。结果表明,Fe2O3纳米颗粒的修饰将TiO2纳米管阵列的光响应拓宽至可见光区域,提高了光电流,Fe2O3/TiO2纳米管阵列的光电流是未修饰的TiO2纳米管阵列的9倍。而在光催化反应中,亚甲基蓝最高降解率可达80%,比未修饰的TiO2纳米管阵列高出30%。     

Fe、N共掺杂TiO2纳米管阵列的制备及可见光光催化活性

应用电化学阳极氧化法结合浸渍和退火后处理制备了Fe和N共掺杂的TiO2纳米管阵列光催化剂,并用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)仪对其进行了表征.结果表明,Fe、N共掺杂对TiO2纳米管阵列的形貌和结构没有明显影响,Fe和N均掺入了TiO2晶格.紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱显示Fe和N共掺杂TiO2纳米管阵列的吸收带边较纯TiO2纳米管阵列和单一掺杂TiO2纳米管阵列红移,可见光吸收增强.以可见光催化降解罗丹明B(RhB)考察了材料的光催化活性,Fe和N共掺杂TiO2纳米管阵列对RhB的降解速率较纯TiO2纳米管阵列和单一掺杂TiO2纳米管阵列明显提高,证明了Fe、N共掺杂产生的协同效应提高了TiO2纳米管阵列在可见光照射下的光催化活性.     

Ti(SO4)2沸腾水解法制备纳米TiO2及光催化研究

纳米二氧化钛是一种新型的无机功能材料,它具有许多独特的性质,如化学活性高、可见光透过性好、吸收紫外光性能强、具有超亲水性等[1-2],可用于制造电介质材料、光催化薄膜、化学传感器等[3]。TiO2作为光催化剂几乎能氧化降解水体和空气中的绝大多数有机污染物。制备纳米TiO2的     

阳极氧化条件对氧化钛纳米管阵列形貌及光催化性能的影响

以阳极氧化法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,采用扫描电镜观察了不同制备条件下得到的TiO2纳米管阵列的微观形貌,分别考察了电解时间、电压、电解液组成对TiO2纳米管阵列形貌的影响;此外,以酸性红3R染料作为标志物,测定了制得的TiO2纳米管阵列片的光催化性能.结果表明,以0.5%NH4F(质量分数)和乙二醇与水按体积比5∶1混合得到的溶液作为电解液,在15V电压下电解2h,得到的TiO2纳米管阵列的纳米管管径适中(60nm)、大小均一、排列整齐.所制备的TiO2纳米管阵列对染料的降解率显著优于纳米TiO2水溶胶的,且其光催化性能与形貌、电解时间及煅烧温度等密切相关.     

纳米TiO2光生超亲水性研究进展

纳米TiO2作为光催化环境材料能有效地降解多种对环境有害的污染物,使有害物矿化为CO2、H2O及其他无机小分子物质,因此可用于废水处理,空气净化以及杀菌除臭。本文综述了纳米级TiO2的制备及其光生超亲水性的机理,扼要介绍了纳米级TiO2光生超亲水性在自清洁建材、杀菌消毒等方面的研究进展及应用前景。     

淬火处理对TiO2纳米管阵列电极性能影响

为使TiO2纳米管阵列电极更好地应用于太阳能电池中,通过恒压阳极氧化法以0.5%(w,质量分数)NH4F/甘油作为电解液,在钛基体上制备出了TiO2纳米管阵列.随后将TiO2纳米管阵列电极在水中进行不同温度淬火处理,通过x射线衍射(XRD)仪、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)和循环伏安法(CV)研究经淬火处理的TiO2纳米管阵列的形貌、晶体结构和电化学性能.研究得出TiO2纳米管阵列经淬火处理其表面获得更多Ti3+缺陷点和TiO2纳米碎片.经0℃淬火处理的TiO2纳米管阵列电极出现了更多Ti3+缺陷点和OH基团,且有更多的纳米碎片出现,其光电化学性能得到了大幅度提高,其40 min光照对甲基橙的光催化降解率高达96.2%.     

淬火处理对TiO2纳米管阵列电极性能影响

为使TiO2纳米管阵列电极更好地应用于太阳能电池中, 通过恒压阳极氧化法以0.5%(w, 质量分数)NH4F/甘油作为电解液, 在钛基体上制备出了TiO2纳米管阵列. 随后将TiO2纳米管阵列电极在水中进行不同温度淬火处理, 通过X射线衍射(XRD)仪、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)和循环伏安法(CV)研究经淬火处理的TiO2纳米管阵列的形貌、晶体结构和电化学性能. 研究得出TiO2纳米管阵列经淬火处理其表面获得更多Ti3+缺陷点和TiO2纳米碎片. 经0 ℃淬火处理的TiO2纳米管阵列电极出现了更多Ti3+缺陷点和OH 基团, 且有更多的纳米碎片出现, 其光电化学性能得到了大幅度提高, 其40 min光照对甲基橙的光催化降解率高达96.2%.     

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。     

TiO2纳米管阵列的制备、改性及其应用研究进展

新型纳米材料TiO₂纳米管阵列具有独特的、高度有序的阵列结构和良好的力学性能、化学稳定性以及抗腐蚀性能。该材料以纯金属钛为基体，在含有少量氟离子的电解质溶液中通过电化学阳极氧化法制得。本文综述了近年来TiO₂纳米管阵列在不同电解液体系中的制备工艺、形成机理、修饰改性及其在光催化降解污染物、太阳能电池、气敏传感材料、光解水制氢等领域应用的最新研究成果，并指出目前存在的问题，对今后的研究提出了展望。     

In situ controlled growth of well-dispersed gold nanoparticles in TiO2 nanotube arrays as recyclable substrates for surface-enhanced Raman scattering

In this paper, well-aligned Au-decorated TiO(2) nanotube arrays with high surface-enhanced Raman scattering (SERS) enhancement were prepared using a facile in situ reduction and controlled growth approach. The gold nanoparticles are well-dispersed and assembled on the mouth surface and the inside of the TiO(2) nanotubes without clogging. The structure and optical properties of the Au-decorated TiO(2) nanotube arrays have been characterized. The Au-decorated TiO(2) nanotube arrays were employed as SERS-active substrates, which exhibit good performance due to long-range coupling between Au nanoparticles, and TiO(2)-assisted enhanced charge-transfer from Au to Rh6G. The SERS activity of the substrates strongly depends on the crystallite size and level of aggregation. The substrates display significant fluorescence quenching ability and uniform SERS responses throughout the whole surface area. Particularly, good recyclability is shown. The photocatalytic property of Au-decorated TiO(2) nanotube array was exploited to recycle the substrate through UV light photocatalytic purification. The experimental results showed that the substrate is featured by high reproducibility and can be used as a highly efficient SERS substrate for multiple detection of different chemical and biological molecules.     

The preparation of highly ordered TiO2 nanotube arrays by an anodization method and their applications

The tubular-shaped nanostructure of TiO(2) is very interesting, and highly ordered arrays of TiO(2) nanotubes (TNTs) can be easily fabricated by anodization of the Ti substrate in specific electrolytes. Here in this feature article, we review synthesis methods for various TNTs including normal, alloy, and architectural forms such as bamboos, lace, and flowers. Specific nanosize architectures such as bamboo and lace types can be regulated by alternating voltage and further anodizing. In order to extend light response of TNTs to visible solar spectra, various dopings of specific elements have been discussed. The normal and modified TNTs are suggested for applications such as dye sensitized solar cells, water splitting, photocatalytic degradation of pollutants, CO(2) reduction, sensors, energy storage devices including Li ion batteries and supercapacitors, and other applications such as flexible substrate and biomaterials.     

TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用*

TiO₂ 多相光催化能利用太阳能有效降解多种对环境有害的污染物, 使有害物质矿化为CO₂、H₂O 及其它无机小分子物质。本文综述了TiO₂光催化的机理, 提高光催化能力的途径, 多种具有代表性污染物的光催化降解处理方法,以及目前尚存在的一些问题,扼要介绍了近年来TiO₂光催化反应及其在废水处理中应用的研究进展及应用前景。     

SiO2负载的TiO2光催化剂可见光催化降解染料污染物

 采用酸催化溶胶-凝胶法制备了SiO2负载的TiO2光催化剂,考察了制备条件对负载型TiO2光催化剂的晶相、结构、比表面积和可见光催化活性的影响. 结果表明,采用SiO2为载体时,TiO2以纳米颗粒的形态分散在载体表面,负载型TiO2/SiO2催化剂的比表面积大、等电点低而且热稳定性能良好. 偶氮染料酸性橙7的可见光催化降解实验结果表明,染料污染物在催化剂表面的吸附是影响催化剂可见光催化活性的重要因素. 与试剂TiO2样品相比,负载型TiO2/SiO2光催化剂具有更好的光催化活性和沉降性能.     

二氧化钛纳米管的制备与光催化活性

用阳极氧化法,室温条件下在含NH4F和H2O的电解液(丙三醇+NH4F+H2O;乙二醇+NH4F+H2O)中制备了TiO2纳米管阵列。用环境扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征二氧化钛纳米管阵列的微观形貌和物相结构。在丙三醇电解液中,电压为60 V,65 V,70 V,75 V制备的纳米管直径依次为160、170、190、220 nm。对甲基橙(10 mg/L)降解测试TiO2纳米管阵列的光催化性能。研究结果表明:在100 V阳极电压制备经过500℃退火处理后的TiO2纳米管阵列的光催化效果最好,其光催化降解率在光照时间120 min时达到89.2%。     

具有可见光响应的C、N共掺杂TiO2纳米管光催化剂的制备

为了提高二氧化钛对可见光的利用效率,采用等离子体电解方法对二氧化钛实现了C、N共掺杂.掺杂通过等离子体电解HCONH2、NaNO2、(NH2)2CO产生活性N、C实现.XPS结果表明,C、N掺杂进入了氧化钛晶格.紫外漫反射光谱分析表明,氧化钛对可见光(＞400 nm)的响应增强,其光催化降解能力也大大增强.C、N共掺杂TiO2是一种利用太阳能的理想的光催化剂.