RGO-TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能

采用阳极氧化的方法,通过调节阴、阳两电极间距制备不同壁厚的TiO₂纳米管阵列. 采用脉冲电还原沉积的方法将RGO负载于TiO₂纳米管阵列表面合成了RGO-TiO₂纳米管阵列. 相较于负载在薄壁TiO₂纳米管阵列上的RGO,负载于厚壁TiO₂纳米管阵列上的RGO得以充分还原,覆盖率大幅度提高,并显示出良好的光吸收性质和较低的电荷传输电阻,光电流大幅度增加.     

热分解法制备Fe_2O_3修饰的TiO_2纳米管阵列及其光电性能研究

为提高TiO_2纳米管阵列(TiO_2-NTs)的可见光活性,通过阳极氧化和热分解法制备了Fe_2O_3纳米粒子修饰的TiO_2纳米管阵列(Fe_2O_3/TiO_2-NTs)。通过扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光漫反射光谱(UV-vis DRS)等对产物进行了相关表征,同时测试了产物的光电性能及其光催化降解甲基橙的性能。结果显示,Fe_2O_3/TiO_2-NTs的光电流强度和光催化降解率分别是是TiO_2-NTs的19倍和8.7倍。     

稀土掺杂纳米TiO_2的研究进展

在过去的几十年里,TiO_2纳米晶因为禁带较宽,对387.5 nm以下的紫外光有很强的吸收能力,光生载流子复合率高、无毒、廉价,且化学稳定性好等优点已在光电器件、光通信和环境等领域广泛的研究和应用。然而TiO_2因没有连续的或者丰富的能级来提供发光、发光性质单一等缺点限制了TiO_2的应用。本文总结了近几年稀土掺杂TiO_2纳米晶发光材料的研究工作,回顾了稀土掺杂TiO_2纳米晶的制备方法以及其在光电器件、光通信、光催化等方面的研究进展,并就稀土掺杂TiO_2研究中存在的问题和发展进行了思考和展望。     

负载型混晶纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备及其光催化性能

选用市售硅藻土作为载体,采用液相沉积法制备了负载型混晶纳米TiO2/硅藻土复合材料;采用扫描电镜、X射线衍射仪及红外光谱仪分析了复合材料的表面形貌和晶体结构;基于甲醛光催化降解实验考察了不同组成的负载型TiO2/硅藻土复合材料的光催化性能.结果表明,TiO2负载量为33.3%(TiO2与硅藻土的质量比为1∶2)的复合材料对甲醛光催化降解具有最佳催化活性.     

纳米TiO_2的有机酸改性

纳米TiO2粉体独特的光催化作用、颜色效应以及紫外屏蔽等功能使其在汽车工业、防晒化妆品、环保等方面有着广阔的应用前景[1-3]。未经表面处理的纳米TiO2表面疏油,不易在有机介质中分散,直接影响到TiO2性能的发挥。锐钛矿型TiO2晶体中[4], Ti—O键距离短且不等长,分别为1·937A°和1·964A°,这种不平衡使TiO2分子极性很强,强极性使得TiO2表面易吸附水分子并使水分子极化而形成表面羟基。本文选用月桂酸和棕榈酸作为改性剂,让羧基与TiO2的羟基以化学吸附的形式连接起来,使纳米TiO2表面改性为亲油性。结果表明棕榈吸的改性效果较月桂…     

铁掺杂TiO2纳米管阵列制备及其光电化学性质

应用电化学阳极氧化法,以Fe(NO3)3-HF的混合水溶液作电解液在Ti基底上制备Fe掺杂TiO2纳米管阵列.FESEM、Raman、XPS、DRS等测试表明:经Fe掺杂的TiO2纳米管阵列,管径50~90 nm,管长约200nm.与未掺杂TiO2纳米管阵列相比,前者的紫外可见起始吸收带边随着Fe掺入量的增加而红移;而光电化学性质如光电流也随之显著提高.     

三氟乙酸修饰TiO_2纳米微粒的制备及磨擦学性能

采用化学法制备一种粒径约50nm的三氟乙酸修饰TiO2纳米微粒,并用高分辨透射电镜(HRTEM)、傅立叶红外(FTIR)和热分析(TG、DTA)、X射线粉末衍射(XRD)等手段对该纳米微粒进行了表征,用MRS 10A型四球磨擦试验机考察了该纳米微粒在液体石蜡中的磨擦学性能 结果表明:三氟乙酸修饰TiO2纳米微粒能分散于液体石蜡中且具有较好的抗磨性能,能极大地提高液体石腊的抗磨性和承载能力,降低了磨擦系数     

聚吡咯/TiO2纳米管阵列复合电极制备条件对其光电性能的影响

通过阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列(TNTA),静态下采用电化学方法在TNTA表面修饰聚吡咯(PPy)。并用扫描电子显微镜(SEM)、红外透射光谱(FTIR)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等表征手段对复合材料进行表征。结果显示,PPy和TiO2之间存在强烈的相互作用,PPy修饰的TNTA发生了红移,并且增强了其在整个可见光区的吸收。确定了影响PPy/TNTA复合电极光电性能的因素(聚合时间、聚合温度、聚合电位、电解质浓度等),通过测定连续瞬间电流-时间曲线的方法,考察了制备条件对复合材料光电性能的影响。初步探讨出PPy提高TNTA光电性能的机理。     

由钛酸盐纳米带水热制备锐钛矿型TiO2 纳米带

研究了水热处理具有层状结构的钛酸钠纳米带或钛酸纳米带转化为锐钛矿型TiO₂的制备过程、难易程度和相转化机理. 实验结果表明, 当水热反应温度和时间分别在160 ℃ 和24 h以内, 钛酸钠纳米带很难完全转化为锐钛矿型TiO₂, 若升高反应温度并延长反应时间, 则可制得纯的锐钛矿型TiO₂, 但纳米带形貌被严重破坏; 当水热反应温度和时间分别为160 ℃ 和16 h时, 1次酸洗的钛酸纳米带能够完全转化为锐钛矿型TiO₂, 若钛酸纳米带经过3次强酸浸泡, 则在160 ℃下相转化时间就会缩短到12 h, 所有钛酸纳米带在转化为TiO₂后的形貌仍为纳米带, 但经3次酸浸后生成的TiO₂纳米带表面更光滑. 讨论了钛酸钠纳米带或钛酸纳米带转化为锐钛矿型TiO₂的相转化机理.     

脉冲沉积制备Cu_2O/TiO_2纳米管异质结的可见光光催化性能

在用阳极氧化法制备有序排列TiO2纳米管阵列薄膜的基础上,引入脉冲沉积工艺,成功实现了均匀、弥散分布的Cu2O纳米颗粒修饰改性TiO2纳米管阵列,形成Cu2O/TiO2纳米管异质结复合材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、场发射透射电镜(FETEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,重点研究了Cu2O/TiO2纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙(MO)的可见光催化降解性能.结果表明,Cu2O纳米颗粒均匀附着在TiO2纳米管阵列的管口和中部位置,所制备的Cu2O/TiO2纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能;在浓度为0.01 mol?L-1的CuSO4溶液中制得的Cu2O/TiO2纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能;另外,对Cu2O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.     

TiO_2纳米粒子的表面修饰研究

利用表面修饰法合成了油酸（OA）修饰的TiO_2纳米粒子，采用红外光谱（IR ）、透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）对表面修饰的TiO_2纳米粒 子进行了结构表征，并研究了油酸浓度对TiO_2表面覆盖量及在油中分散性能的影 响。研究结果表明通过油酸表面修饰，成功合成了具有油分散性能的纳米TiO_2， 并且获得了油酸修饰量与TiO_2的最佳配比。     

N,S和Cl改性纳米TiO2薄膜的光电性能

采用溶胶-凝胶技术,以钛酸四正丁酯为原料,分别添加浓硝酸、浓硫酸或浓盐酸,制备氮、硫或氯改性纳米TiO2薄膜.紫外-可见漫反射光谱、光电流谱、交流阻抗谱和电位～时间变化测试表明,氮改性纳米TiO2薄膜使表面结构优化,从而可提高纳米TiO2电极的光电转换效率.     

纳米尺度TiO2微粒多孔膜电极光电化学

用光电流作用谱、光电流-电势图和瞬态光电流谱等光电化学方法研究了TiO2多孔膜电极在含不同氧化还原体系的电解质溶液中的光电转换过程.结果说明TiO2多孔股为n-型半导体，其禁带宽度为3.26eV.当在电解质溶液中加入醌二苯酸（BQ／HQ），TiO2多孔膜电极的光电流作用谱形基本与没加氧化还原对时类似。在可见光区的光电流拖尾是由于醌被光激发，然后给出电子到TiO2多孔膜导带而产生阳极光电流.而在电解质溶液中加入Fe（CN）3-6-／4-时，TiO2多孔膜电极的光电流作用谱有明显的改变.除了在小于380nm短波区有光电流峰外，还在400-600nm的可见光区观察到宽的光电流峰，大大增加了光电流转换效率.同时在小于-0.2V下为阳极光电流，在-0.2V～0.3V电势区间为明显阴极光电流，在大于0.3V下可观察到较弱的阳极光电流.当电极电势大于-0.2V时，光电流瞬态谱在开始光照时有一阴极瞬态光电流尖峰，然后转变为阳极稳态光电流.这是因为当电极电势较负时，Fe（CN）4-6与TiO2的电子传递络合物可以吸收光子，光生电子迅速注入TiO2导带，然后还原溶液中的而产生阴极光电流.     

染料敏化太阳能电池用TiO2薄膜电极的改性制备及光电化学性能

以钛酸四异丙酯为钛源, 用水热法合成制备了具有典型锐钛矿晶型的TiO2纳米材料. 采用金属镍掺杂和表面包覆一层氧化钕, 对TiO2薄膜电极进行改性研究. 实验结果表明, 所制备纳米TiO2颗粒较均匀, 粒径约为17~18 nm. 经镍掺杂后, 颗粒团聚粒径明显增大, 但是仍保持均匀状态和多孔结构. 与改性前的TiO2薄膜电极相比, 金属掺杂和表面包覆有助于光生电子和空穴有效地分离, 电池的短路光电流提高了16%, 光电转换效率提高了17%.     

TiO_2光电化学电池催化氧化甲基红

以钛基TiO2薄膜为光阳极,研究了光电化学电池中阳极光催化降解偶氮染料甲基红的动力学.结果表明,短接光电化学电池分隔了光催化过程的阴、阳极反应,有利于抑制光生载流子的复合,提高光催化氧化速率.相同实验条件下短路光电流越大,则甲基红降解速率越高.在基底和TiO2薄膜之间夹层SnO2得到组装电极Ti/SnO2/TiO2,进一步提高了光生载流子的分离效率;同时采用电化学阻抗谱(EIS)评价了电极的光催化性能.     

复合方式对MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜光电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同复合方式的系列多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes.MWCNTs)/TiO2纳米复合薄膜电极.通过SEM表征了薄膜的表而形貌,并测定了MWCNTs引人前后对TiO2晶型结构和光吸收性能的影响以及不同复合方式的纳米复合薄膜的光电化学特性.结果表明,MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜表面形成无序多孔的形貌,其光谱吸收边可拓展到可见光区;MWCNTs底层分布的纳米复合薄膜比纯TiO2表现出更好的光电活性,而MWCNTs在表层分布及均匀分布的纳米复合薄膜的光电活性相对较差.依据载流子分离原理探讨了不同复合方式对纳米复合薄膜光电性能的影响,底层分布MWCNTs的纳米复合薄膜由于MWCNTs有效地收集传递电子并阻止载流子的复合从而提高了光电化学活性.     

4-叔丁基吡啶对纳米晶TiO2电极的能带结构及光电化学性质的影响

应用光谱电化学方法测定了纳米晶TiO2电极在不同浓度的4-叔丁基吡啶(TBP)电解液中的平带电势(Efb). TBP对纳米晶TiO2电极的能带结构具有显著的影响. 在不含和含有0.2或0.4 mol•L-1TBP的0.2 mol•L-1高氯酸四丁基铵(TBAP)/乙腈溶液中,测得TiO2电极的Efb依次为-2.25,-2.46和-2.60 V. 当加入Li+后,TiO2电极的Efb正移,在不含和含有0.2或0.4 mol•L-1TBP的0.2 mol•L-1 LiClO4/乙腈溶液中,测得TiO2电极的Efb依次为-1.12,-1.22和-1.30 V. 用时间分辨电流方法测定了陷阱态分布. 在不含和含有0.2或0.4 mol•L-1TBP的0.2 mol•L-1 TBAP/乙腈溶液中,TiO2电极的陷阱态密度依次为3.52 × 1016, 3.18 × 1016和3.37 × 1016 cm-2,陷阱态分布的最大值位于-1.99, -1.89和-1.85 V处. Li+的加入进一步减少了陷阱态密度. 在不含和含有0.2或0.4 mol•L-1TBP的0.2 mol•L-1 LiClO4/乙腈溶液中,TiO2电极的陷阱态密度依次为8.39 × 1015, 1.11 × 1016和9.22 × 1015 cm-2,陷阱态分布的最大值位于-0.72, -0.84和-0.95V处. 最后,研究了N3染料敏化的纳米晶TiO2电极在含有不同浓度TBP的电解质溶液中的光电化学性质. 结果显示,随着TBP浓度的增加,Voc增大,使TiO2电极的光电转化效率增加.     

氮掺杂TiO_2纳米线阵列优越的可见光光电性能(英文)

成功制备了氮掺杂锐钛矿TiO2纳米线,并研究了它的光电化学性质.结果表明,与商用P25 TiO2纳米粒子和未掺杂TiO2纳米线相比,氮掺杂TiO2纳米线作为光阳极明显地提高了光电转换效率(IPCE%),在可见光区有明显光吸收;在100 mW/cm2可见光光照下,氮掺杂TiO2纳米线具有最大的光电流密度和能量转换效率.例如,当电压为0.09 V(vs.Ag/AgC l)时最大能量转换效率为0.52%,均高于未掺杂TiO2纳米线和商用P25 TiO2纳米粒子的,充分表现出它优越的光响应和光电化学性能,在光电化学池、太阳能制氢等方面具有广泛的应用前景.     

两种菁类染料复合敏化TiO_2纳米晶电极的光电化学研究

应用光电化学方法研究了两种菁类染料Cy3和Cy5复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为.结合两种染料的紫外-可见光谱和循环伏安曲线,确定了Cy3和Cy5的电子基态和激发态能级位置.结果表明两种染料的激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配,复合敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流,使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区.复合敏化降低了染料Cy3 在电极吸附时的聚集程度,使其单色光的转换效率(IPCE)提高了169%,复合敏化电极总的光电转换效率η为2.09%,分别是Cy3和Cy5单独敏化时光电转换效率的2.069 和1.229倍.