高度有序的二氧化钛纳米管阵列的制备及其光催化活性的研究
TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究
TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究近年来，TiO2纳米管阵列因其高催化性能和广泛的应用领域备受关注。
TiO2纳米管阵列作为一种新型、高效的催化材料，在环境净化、光电催化等领域有着广泛的应用前景。
本文将详细介绍TiO2纳米管阵列的制备方法及其光催化性能研究进展。
一、TiO2纳米管阵列的制备方法TiO2纳米管阵列可以通过多种方法制备，例如电化学阵列氧化法、离子注入法、水热法等。
其中电化学阵列氧化法是最为常用的制备方法之一。
电化学阵列氧化法可以通过三电极系统来制备，即工作电极、对电极、参比电极。
通常情况下，纳米管的直径、长度和间距可以通过改变电解液成分、电解电压、电解时间和电极距离等参数来控制。
采用此法制备的TiO2纳米管阵列在表面形貌和催化性能方面均有优异的表现。
二、TiO2纳米管阵列的光催化性能研究进展TiO2纳米管阵列的光催化性能主要表现在光催化净化和光电催化等方面，其研究进展如下：1. 光催化净化TiO2纳米管阵列的光催化净化主要指利用其优异的催化性能去除水和空气中的有害物质。
研究表明，TiO2纳米管阵列具有优异的催化性能，可以有效去除水中的有机污染物和空气中的氮氧化物等有害物质。
2. 光电催化TiO2纳米管阵列的光电催化主要利用光伏效应和催化反应，将太阳能转化为化学能，用于水分解、CO2还原等反应中。
研究表明，TiO2纳米管阵列可以在可见光区域内催化反应，同时具有良好的稳定性和周期性反应能力。
三、结论TiO2纳米管阵列作为一种新型的催化材料，在环境净化、光电催化等领域有着广泛的应用前景。
其制备方法主要包括电化学阵列氧化法、离子注入法、水热法等。
TiO2纳米管阵列的光催化性能主要包括光催化净化和光电催化，可以有效去除水中的有机污染物和空气中的氮氧化物等有害物质，同时具有良好的稳定性和周期性反应能力。
未来，TiO2纳米管阵列的研究将会在新能源、环境净化等领域继续发挥重要作用。
二氧化钛纳米管的制备及光催化降解亚甲基蓝的研究的开题报告
二氧化钛纳米管的制备及光催化降解亚甲基蓝的研究的开
题报告
一、选题背景和意义：
随着现代化进程的不断加快，人们对环境污染问题的关注日益增强。
光催化技术因其高效、经济、环保等优势，成为当前降解有机污染物的重要方法之一。
而二氧化
钛纳米管因其结构的独特性质，被广泛应用于光催化领域中对有机物的降解，成为研
究的热点。
本研究以亚甲基蓝为模型有机物，在制备二氧化钛纳米管的同时，探究其光催化降解亚甲基蓝的效果，为环境保护提供一种有效的措施。
二、研究内容和方法：
1. 制备二氧化钛纳米管：采用水热法制备二氧化钛纳米管，通过调节反应条件和控制形貌，制备具有更好光催化性能的二氧化钛纳米管。
2.评估二氧化钛纳米管的光催化性能：分别采用紫外–可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和时间规定的荧光光谱(TD-FS)测试二氧化钛纳米管的光催化活性。
3.光催化降解亚甲基蓝：将所制备的二氧化钛纳米管与不同浓度的亚甲基蓝溶液混合，通过光催化反应降解亚甲基蓝。
4.对反应产物的分析和鉴定：采用紫外-可见漫反射光谱和高效液相色谱等技术，对反应产物进行分析和鉴定。
三、预期成果和意义：
通过本次研究，将制备一种具有理想光催化性能的二氧化钛纳米管，并对其应用于亚甲基蓝的光催化降解进行探究。
研究结果将对提高二氧化钛纳米管的制备工艺和
光催化性能有一定的指导意义，并为有机物的光催化降解提供一种有效的方法。
二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究的开题报告
二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究的开题报告一、选题背景及意义随着环境污染的加剧和能源危机的出现，人们对环境保护和可再生能源的需求不断增加。
光催化技术作为一种非常具有前景的环境治理和能源开发技术，已经成为当前研究的热点之一。
二氧化钛纳米管作为一种重要的光催化材料，因其独特的结构和良好的催化性能，已经成为光催化技术应用中的重要组成部分。
该材料在水处理、空气净化、光电催化材料等方面有着广阔的应用前景。
因此，对二氧化钛纳米管的制备方法和光催化性能进行系统的研究，对于促进光催化技术的发展和应用具有重要意义。
二、研究内容和技术路线本研究拟针对二氧化钛纳米管的制备和光催化性能展开研究，具体内容如下：1. 二氧化钛纳米管的制备方法：研究不同工艺条件下的二氧化钛纳米管制备方法，包括溶胶-凝胶、水热法、电化学等方法，并比较它们的性能和优劣。
2. 二氧化钛纳米管的物理结构表征：采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线粉末衍射（XRD）等技术对制备的二氧化钛纳米管的形貌和晶体结构进行表征和分析。
3. 二氧化钛纳米管的光催化性能研究：采用紫外可见光谱仪（UV-Vis）和荧光光谱仪等测试手段对不同方法制备的二氧化钛纳米管的光吸收和光催化反应活性进行测试和分析。
4. 其他相关研究：对二氧化钛纳米管的表面修饰、光照时间等对其光催化性能的影响进行研究，并进行机理探究等相关研究工作。
三、研究预期结果通过研究不同工艺条件下制备的二氧化钛纳米管的晶体结构和形貌，以及对其光催化性能的测试，结合机理的探究，可以得出以下预期研究结果：1. 掌握二氧化钛纳米管的制备方法和实验条件，为下一步优化制备工艺和性能做好基础准备。
2. 分析二氧化钛纳米管晶体结构和形貌的变化规律，对掌握其制备工艺和使用效果具有重要意义。
3. 测试不同工艺制备的二氧化钛纳米管的光催化性能，比较它们的性能和优缺点。
4. 探究不同工艺条件下制备的二氧化钛纳米管的光催化机制，结合表面修饰等技术，为光催化技术的应用提供理论依据。
二氧化钛纳米管阵列及复合体系光电极的构筑和光电性能研究的开题报告
二氧化钛纳米管阵列及复合体系光电极的构筑和光电性能研究的开题报告一、研究背景在可再生能源领域，光电化学水分解技术被认为是一种非常有前途的化学能转换方法。
它可以利用太阳能将水分解成氢和氧，产生清洁的燃料。
其中，光电极是光电化学水分解的重要组成部分，其性能直接影响着光电化学水分解的效率。
因此，光电极材料的研究与开发具有重要的意义。
目前，二氧化钛是最为常见的光电化学水分解光电极材料之一。
纳米管阵列是一种常用的二氧化钛纳米结构，其具有高比表面积、优异的光吸收性能和更强的载流子传输效率等优点。
而复合体系的构筑可以进一步提高光电极材料的光电性能。
因此，本文拟研究二氧化钛纳米管阵列及复合体系光电极的构筑和光电性能研究。
二、研究内容1. 根据文献进行相关实验的设计和方案制定，包括纳米管阵列的制备、表征和优化；复合体系构筑的方案设计。
2. 采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis）等表征手段，对样品进行详细的形貌、结构和光学性能等方面的表征。
3. 完成不同纳米管阵列及复合体系光电极的制备，并进行光电性能测试，包括光电流-电位曲线（I-V曲线）及光电化学阻抗谱（EIS）的测定。
4. 对不同结构类型的光电极进行光电性能比较分析，探究二氧化钛纳米管阵列及复合体系光电极的光电性能提升机理。
三、研究意义本文的研究可以为二氧化钛纳米管阵列及复合体系光电极的构筑和功效提高提供一种新的思路和方法，为水分解光电化学技术的研究和应用提供重要的支持和促进。
同时，本文的研究结果可以为其他材料及复合体系的光电性能研究和应用提供参考和借鉴。
纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究毕业论文
毕业设计（论文）纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究1 绪论二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。
二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。
二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑[1]；它又具有锌白一样的持久性。
二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
在过去的研究中，用半导体粉末对水、油和空气中的有毒有机化合物进行光催化降解和完全矿化引起了人们的大量关注。
由于抗光腐蚀性，化学稳定性，成本低，无毒和强氧化性，二氧化钛被作为应用最广泛的光催化剂来光降解水和空气中的有毒化合物。
但是二氧化钛具有较大的带隙（锐钛矿相二氧化钛为3.20ev）因此，只有较小一段太阳光区域，大约为2%~3%紫外光区可被应用[2]。
人们尝试用各种制备方法，如贵金属掺杂、氧化物复合、表面修饰等等方法，防止和减少电子与空穴的复合，提高催化剂的光催化活性。
众所周知，吸附和催化的效率与固体的孔径及表面积有关，因此，对二氧化钛进行修饰、改性及增大比表面积是提高光量子效率和增大反应速率的一个有效的方法与途径。
1.1 TiO2的结构与基本性质1.1.1物理常数及结构特征表1 TiO的物理常数1.1.2 TiO2的结构特征在自然界中，TiO2存在三种晶型结构，即金红石、锐钛矿和板钛矿。
这些结构的区别取决于TiO68-八面体的连接方式，图1-1是TiO68-八面体的两种连接方式，锐钛矿结构是由TiO68-八面体共边组成，而金红石和板钛矿结构则是由TiO68-八面体共顶点且共边组成。
锐钛矿TiO2中的每个八面体与周围8个八面体相连，金红石TiO2中每个八面体与周围10个八面体相连。
事实上锐钛矿可以看做是一种四面体结构，而金红石和板钛矿则是晶格稍有畸变的八面体结构[3]。
简单地认为锐钛矿比金红石活性高是不严谨的，它们的活性受其晶化过程的一些因素影响。
LaCoO3-TiO2纳米管阵列的构筑及可见光光催化性能
LaCoO3-TiO2纳米管阵列的构筑及可见光光催化性能弓程;向思弯;张泽阳;孙岚;叶陈清;林昌健【摘要】TiO2纳米管阵列具有较高的光催化活性,但可见光吸收弱,限制了其太阳能利用和环境应用.窄带隙的钙钛矿(ABO3)型氧化物能够吸收大范围波段的可见光,且稳定性高,但光催化活性低.本文首先采用溶胶-凝胶法合成了LaCoO3纳米颗粒,然后利用电泳沉积技术将LaCoO3纳米颗粒修饰于TiO2纳米管阵列表面,构筑了LaCoO3-TiO2纳米管阵列.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(SEM)、X射线衍射(×RD)和×射线光电子能谱(XPS)的表征结果显示溶胶-凝胶法合成的纳米颗粒为LaCoO3,其尺寸均匀,结晶度高,平均粒径约为100 CoO3纳米颗粒与TiO2纳米管阵列之间的结合力好.紫外可见吸收光谱(DRS)显示,随着电泳沉积时间的延长,LaCoO3-TiO2纳米管阵列的吸收带边逐渐红移700 nm.可见光下光催化降解甲基橙(MO)的结果表明,电泳沉积15 min制得的LaCoO3-TiO2纳米管阵列对MO的光催化效率最高,其降解速率是相同条件下TiO2纳米管阵列的4倍.光致发光光谱和电化学阻抗谱证实LaCoO3纳米颗粒的负载有效地促进了光生电荷的分离和传输,可见光光催化活性明显增强.【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2019(035)006【总页数】8页(P616-623)【关键词】LaCoO3;TiO2纳米管阵列;可见光;光催化;甲基橙【作者】弓程;向思弯;张泽阳;孙岚;叶陈清;林昌健【作者单位】厦门大学化学化工学院化学系,固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门361005;宁德市师范学院,特色生物化工材料福建省重点实验室,福建宁德352100;厦门大学化学化工学院化学系,固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门361005;宁德市师范学院,特色生物化工材料福建省重点实验室,福建宁德352100;厦门大学化学化工学院化学系,固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门361005;宁德市师范学院,特色生物化工材料福建省重点实验室,福建宁德352100;厦门大学化学化工学院化学系,固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门361005;宁德市师范学院,特色生物化工材料福建省重点实验室,福建宁德352100;宁德市师范学院,特色生物化工材料福建省重点实验室,福建宁德352100;厦门大学化学化工学院化学系,固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门361005【正文语种】中文【中图分类】O6441 引言纳米科技自上世纪末问世以来，科研工作者们就对这一新兴领域开展了大量的研究1,2。
二氧化钛纳米管阵列的制备、表征、改性及其光催化性能的研究的开题报告
二氧化钛纳米管阵列的制备、表征、改性及其光催化性能的研究的开题报告一、选题背景及意义随着环境污染问题的日益严重，光催化技术成为了一种有效的治理手段。
而二氧化钛（TiO2）因其稳定、易获取、无毒等优点，被广泛用于光催化领域。
纳米管阵列是二氧化钛的一种重要形态，具有高比表面积、独特的通道结构等特点，有利于吸附和催化物质，因此在光催化领域有广泛的应用前景。
二、研究现状及存在问题目前，制备二氧化钛纳米管阵列主要有水热法、溶剂热法、阳极氧化法等多种方法。
其中，阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列具有制备简单、纯度高等优点，但其管壁厚度不均匀、晶粒大小难控制等问题仍待解决。
此外，纳米管阵列的表面改性也是目前研究的重点。
研究人员通过改性，可以增加纳米管阵列的光吸收能力、提高光催化性能等，但对其改性后的结构和性能的研究还不全面。
三、研究内容和方法本研究旨在制备二氧化钛纳米管阵列，并通过表征手段对其结构、形貌进行分析。
同时，通过控制制备条件，尝试在纳米管表面修饰功能性分子，改变其表面性质。
最后，采用紫外可见吸收光谱和光催化降解亚甲基蓝的实验，分析其光催化活性和稳定性。
具体方法如下：制备二氧化钛纳米管阵列：采用阳极氧化法，以钛板为阳极，在电解液中施加电压和电流，制备二氧化钛纳米管阵列。
表征：采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X 射线粉末衍射仪等分析手段对二氧化钛纳米管阵列进行表征，分析其形貌、结构、晶体性质等。
表面修饰：将纳米管阵列表面进行化学修饰，探究其表面改性对其光催化性能的影响。
光催化实验：采用紫外可见吸收光谱和光催化降解亚甲基蓝的实验，分析纳米管阵列的光催化活性和稳定性。
四、预期研究成果本研究将制备出具有较高纯度的二氧化钛纳米管阵列，通过表征手段对其进行分析，探究其结构、形貌等特点。
通过表面修饰，增强其光催化性能，为其应用于环境治理方面提供了基础研究。
同时，通过对比不同条件下制备得到的二氧化钛纳米管阵列的催化性能，可探究其制备条件对光催化性能的影响。
二氧化钛纳米管阵列制备和光催化降解亚甲基蓝
二氧化钛纳米管阵列制备和光催化降解亚甲基蓝朱玉婵;汪德兵;万里;陈红梅;任占冬【摘要】采用电化学阳极氧化的方法,以氟化铵水溶液为电解液,在纯钛表面制备了TiO2纳米管阵列.以亚甲基蓝为模拟污染物,考察了TiO2纳米管阵列光催化降解效果.结果表明,TiO2纳米管阵列催化降解效果要好于TiO2薄膜电极,当降解时间为1h、2h、3h和4h时,降解率分别为57.84%、86.44%、93.66%和95.72%;而TiO2薄膜电极的降解率分别为50.18%、76.27%、87.31%和91.53%.在此基础上,考察了阳极氧化电压、氧化时间和焙烧温度对阳极氧化过程的影响规律.结果表明,阳极氧化电压在25V,氧化时间在1h,焙烧温度在500℃时所制备的TiO2纳米管阵列的光催化降解性能最好.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2010(038)011【总页数】3页(P81-82,99)【关键词】二氧化钛纳米管阵列;电化学阳极氧化;光催化;亚甲基蓝【作者】朱玉婵;汪德兵;万里;陈红梅;任占冬【作者单位】武汉工业学院化学与环境工程学院系,湖北,武汉,430023;武汉工业学院化学与环境工程学院系,湖北,武汉,430023;武汉工业学院化学与环境工程学院系,湖北,武汉,430023;武汉工业学院化学与环境工程学院系,湖北,武汉,430023;武汉工业学院化学与环境工程学院系,湖北,武汉,430023【正文语种】中文Abstract:TiO2nanotubes arrays on titanium substrate were fabricated via electrochemical anodization in NH4F aqueous solution.MethyleneBlue(MB)aqueous solution was selected as a probe to evaluate the photocatalytic activities of TiO2nanotubes arrays.The results showed that the photocatalytic perfor mance of TiO2nanotubes arrayswas better than that of usual TiO2fi lms.When the t ime was 1h,2h,3h and4h,respectively,the degradation ratio of TiO2nanotubes arrays was57.84%,86.44%,93.66%and 95.72%.But the degradation ratio of TiO2fi lmswas only 50.18%,76.27%,87.31% and 91.53%at the same time.The influence of anodization voltage,t ime and annealing temperature ofTiO2nanotubes arrays for mationwas investigated.The results showed that the best photocatalytic perfor mance of TiO2nanotubes arrayswas arrived under the anodization voltage 25V,anodization time 1h and annealing temperature was 500℃.Key words:TiO2nanotubes arrays;electrochemicalanodization;photoatalysis;methylene blueTiO2作为一种重要的光催化材料,近年来在环境光催化领域有广泛的研究和应用。
二氧化钛纳米管阵列的制备、超疏水改性及耐蚀性能研究的开题报告
二氧化钛纳米管阵列的制备、超疏水改性及耐蚀性能研究的开题报告一、研究背景和意义二氧化钛（TiO2）纳米管是近年来备受关注的一种新型纳米材料，其在光催化、能量转换、传感器等领域拥有广泛的应用前景。
与传统的TiO2颗粒相比，纳米管具有大比表面积、高光吸收率、可调节的孔径大小等特点，因此其光催化效率、电子传输速率等性能得到了提升。
在研究过程中，将TiO2纳米管阵列制备在基底上，并对其进行超疏水改性，可以大大增加其在实际应用中的稳定性和耐用性。
二、研究内容和目标本研究的主要内容是：1、制备TiO2纳米管阵列：采用水热法、电化学法等方法制备TiO2纳米管阵列，并通过SEM、XRD等表征手段对其结构和形貌进行分析。
2、超疏水改性：通过在TiO2纳米管表面修饰有机硅化合物、聚合物等材料，实现TiO2纳米管阵列的超疏水改性，并评估其超疏水性能。
3、耐蚀性能研究：利用盐雾试验、电化学测试等方法评估TiO2纳米管阵列的耐蚀性能，探究超疏水改性对其耐蚀性能的影响。
本研究的目标是：通过制备TiO2纳米管阵列、进行超疏水改性和耐蚀性能研究，提高其在实际应用中的稳定性和耐用性，为其在相关领域的应用提供技术支持。
三、研究方法和流程1、制备TiO2纳米管阵列：采用水热法、电化学法等方法制备TiO2纳米管阵列，并通过SEM、XRD等表征手段对其结构和形貌进行分析。
2、超疏水改性：通过在TiO2纳米管表面修饰有机硅化合物、聚合物等材料，实现TiO2纳米管阵列的超疏水改性，并评估其超疏水性能。
3、耐蚀性能研究：利用盐雾试验、电化学测试等方法评估TiO2纳米管阵列的耐蚀性能，探究超疏水改性对其耐蚀性能的影响。
四、研究预期结果1、成功制备出TiO2纳米管阵列，并对其结构和形貌进行表征。
2、通过超疏水改性，实现TiO2纳米管阵列的超疏水性能，并评估其超疏水性能。
3、评估TiO2纳米管阵列的耐蚀性能，并探究超疏水改性对其耐蚀性能的影响。
五、论文框架第一章绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状和进展1.3 研究内容和目标1.4 研究方法和流程1.5 研究预期结果1.6 论文框架第二章 TiO2纳米管阵列的制备2.1 水热法制备TiO2纳米管阵列2.2 电化学法制备TiO2纳米管阵列2.3 结构和形貌表征第三章超疏水改性3.1 有机硅化合物改性法3.2 聚合物改性法3.3 超疏水性能评估第四章耐蚀性能研究4.1 盐雾试验4.2 电化学测试4.3 超疏水改性对耐蚀性能的影响第五章结论与展望5.1 主要结果总结5.2 研究不足和展望六、参考文献七、材料清单及预算八、工作计划表。
TiO2纳米管阵列的制备与修饰及光电催化性能研究的开题报告
TiO2纳米管阵列的制备与修饰及光电催化性能研究的开题报告研究背景及意义：TiO2纳米管阵列是一种具有良好物理化学性质的纳米材料，在环保领域以及光电催化领域有着广泛的应用。
当前，TiO2纳米管阵列制备技术已经得到很好的发展，但是其光电催化性能还有待进一步提高。
因此，本研究将致力于制备高性能的TiO2纳米管阵列，并通过材料表面物理化学修饰方式，来提高其光电催化性能。
研究内容：1.利用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列，并结合扫描电镜和X射线衍射分析，研究制备过程对其物理化学性质的影响。
2.通过表面物理化学修饰方法，如：TiO2纳米管阵列表面修饰介质、金属离子掺杂等方法，优化其光电催化性能。
3.通过紫外可见光谱、电化学法等手段，研究优化后的TiO2纳米管阵列光电催化性能，包括催化活性、光吸收性能、电化学行为等。
研究方法：1.制备TiO2纳米管阵列。
采用阳极氧化法，在氟化电解质溶液中以Ti作为阳极，于一定的电压、电流密度下进行处理，制备得到TiO2纳米管阵列。
2.表面物理化学修饰。
通过不同的表面物理化学修饰，如：介质修饰、金属离子掺杂等方式对TiO2纳米管阵列的表面进行修饰。
3.光电催化性能测试。
采用紫外可见光谱、电化学法等手段，研究优化后的TiO2纳米管阵列光电催化性能。
预期成果：1.成功制备高质量的TiO2纳米管阵列，并探究制备过程对其物理化学性质的影响。
2.通过表面物理化学修饰方法，的到了具有优良光电催化性能的TiO2纳米管阵列。
3.探究不同的表面物理化学修饰方式对TiO2纳米管阵列的光电催化性能的影响。
4.为进一步应用此种材料于环境保护、能源等领域提供了理论依据和实验基础。
高度有序TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究
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文章编号 ：１０ －０ ５２ １）３０ ０ －６ ０ ３９ １（０ １０ －５ ７０
高度有序 Ｔ Ｏ 纳米管阵列的制备及其 光催 化性能研 究 ｉ２
兰宇卫 １ 周立亚 １， 童张法 。 庞 ， ２ ， ， ２ ， 起 冷利民 韩建鹏 王 ， ， ， 凡
（ 广西大学 化学化工学院， 广西 南宁 ５００； ２ 中国科学院 半导体研究所 半导体材料科学重点 １ ． ３０４ ．
ｍ ｃ ｓｏ ｅ（Ｅ ｉｒ ｃ ｐ Ｓ Ｍ）ａｄＸ－ ｙｄｆ ａｔ ｎ（ ９） ａｄ ｉ ｈ ｔｃｔ ｙｉ ｐｏ ｅｔ ｓ ｒ ｖ ｓ ｇｔｄｖａｔｅ ｏ ｎ ｒ ｉ ｒｃ ｏ ＸＲ ， ｎ ｓｐ ｏｏ ａ ｌｔ ｒｐｒ ｅ ｅｉ ｅｔ ａ ｉ ｈ ａ ｉ ｔ ａ ｃ ｉ ｗｅ ｎ ｉ ｅ
实验 室， 北京 １０８； ３ ００３ ．玉林 师范学院 化 学与生物 系，广西 玉林 ５７０） ３００
摘 要 ：室温 下在Ｎ 、乙二醇 的混合溶液 中采用 阳极氧化法在纯 Ｔ 片表面得 到一层 结构高度有序 、分布均匀 、垂 ＨＦ ｉ
直取 向 Ｔ（ 纳米 管阵列 ，通过 调整阳极氧化工艺条件可实现对其 结构参数（ ｉ２ ） 如管径、管壁厚度 、管长 等） 的有效控 制： 对 ＴＯ 纳米 管阵列进行扫描 电子显微镜（Ｅ 、Ｘ 射线衍射（ Ｒ ） ｉ２ Ｓ Ｍ） ． Ｘ Ｄ 检测 ；测试了 Ｔ（ 纳米管 降解 甲基橙 的光催化性 ｉ２ ） 能。结果表 明：在优化条件下制备 得到了高密度排列的 ＴＯ 纳米管阵列 ；在 ５ ０ 高压汞灯照射 ４ ｎ后 ，初始 ｊ２ ０ Ｗ ０ ｍｉ 摩尔浓度 为 ２ ｇ 甲基橙在 ｐ － ． ， ０ ・ 的 ｍ Ｌ Ｈ ２ ０时 降解率 达到 ９ ． 溶液 中加入 Ｈ Ｏ 可 以提高ＴＯ 纳 米管光降解催化 ９ ％， ４ ２２ ｉ２
制备高性能二氧化钛光催化剂的方法研究
制备高性能二氧化钛光催化剂的方法研究近年来，随着环境保护意识的增强和污染物治理的日益紧迫，光催化技术逐渐受到重视。
二氧化钛作为一种重要的光催化剂，具有表面积大、稳定性好、抗光照衰减等优点，被广泛应用于空气净化、废水处理、人工光合作用以及有机污染物的降解等领域。
然而，钛源纯度、前驱体的制备、加工工艺等方面对光催化性能都有着不可忽略的影响。
因此，对二氧化钛光催化剂的制备方法进行深入研究，具有实际应用价值和学术意义。
一、前驱体的制备二氧化钛的前驱体制备方法繁多，通常包括溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用且最经典的方法。
通过调节前驱体的酸碱度、添加不同的表面活性剂、改变硫酸铵和硝酸铵的摩尔比等方式，可制备出不同纳米结构的二氧化钛前驱体。
同时，还可以控制前驱体的粒径分布、形貌等性质，以满足不同光催化反应的需求。
二、炭化作用二氧化钛光催化剂常常经过炭化处理，以改善其光催化性能。
炭化过程具有高温处理和保温两个阶段，会使得催化剂中的前驱体热裂解，生成亚胺基、氨基、羟基等有机物，进而转化为大分子聚集物，并最终转化为石墨化的碳纳米管。
炭化制备的二氧化钛光催化剂具有较高的比表面积、优异的电子传输性质和较强的光吸收能力，从而提高了其光催化活性。
三、复合材料的制备为了进一步提高二氧化钛光催化剂的性能，可以将其与其他材料进行复合制备。
常见的复合材料有：金属光催化剂/二氧化钛、石墨烯/二氧化钛、硫化物/二氧化钛等。
复合材料的制备方法多种多样，可以通过共沉淀法、涂覆法、化学沉积法、水热法等制备方法获得。
制备的复合材料不仅具有二氧化钛的优异催化性能，而且还具有其他材料的特性，如金属材料的导电性、石墨烯的导电性和强韧性等。
因此，复合材料制备是一种有益的提高二氧化钛光催化性能的途径。
四、后处理方法二氧化钛光催化剂的后处理方法也影响其催化性能。
目前常用的后处理方法包括聚合物包覆法、离子注入法、等离子体增强化学气相沉积法等。
TiO2纳米管阵列的改性及其光电化学性能的研究的开题报告
TiO2纳米管阵列的改性及其光电化学性能的研究的开题报告一、研究背景氧化钛（TiO2）是一种常见的半导体材料，具有良好的化学稳定性、光稳定性和生物相容性，广泛用于光催化、光电、生物传感器等领域。
而纳米管阵列是一种特殊的纳米结构，具有高度有序、大比表面积和优异的光电化学性能等优点，被广泛应用于光电池、传感器、生物医学等领域。
然而，传统的纳米管阵列制备方法存在着结构不均匀、有序性差等问题，影响光电性能的提高。
因此，对TiO2纳米管阵列的改性研究显得尤为重要，可以改善其结构和性能，提高其应用的效率和效果。
二、研究目的本文旨在通过制备TiO2纳米管阵列，并对其表面进行改性处理，探究改性处理对其结构和光电化学性能的影响。
同时，对制备的样品进行光电性能测试，探究其光电转换效率和电子传输行为，为其在光催化、光电池等领域的应用提供理论基础和实践参考。
三、研究内容与方法1. TiO2纳米管阵列的制备采用电化学阳极氧化法（EOA）制备TiO2纳米管阵列，优化制备工艺参数并评估所得样品的结构、形貌、纯度和晶体结构等性质。
2. TiO2纳米管阵列的改性处理在制备得到的TiO2纳米管阵列表面进行改性处理，如染料敏化、金属修饰等方法，评估改性处理前后样品的结构、形貌和晶体结构等性质。
3. 光电化学性能的测试采用电化学方法（光电池测试系统）测试所制备的TiO2纳米管阵列样品的光电转换效率和电子传输行为，并通过分析与对比，验证改性处理对其光电化学性能的影响。
四、预期成果通过对TiO2纳米管阵列的制备和改性研究，旨在得到具有优异光电化学性能的样品，并探究改性处理对其结构和性能的影响，为其在光化学、光电池等领域的应用提供参考。
五、研究意义1. 探究改性处理对TiO2纳米管阵列结构和性能的影响，拓展其应用领域；2. 提高TiO2纳米管阵列样品的光电转换效率，促进其在光化学和光电池等领域的应用；3. 为其他半导体纳米管阵列的制备和改性提供参考。
二氧化钛纳米管的制备及其光催化性能
二氧化钛纳米管的制备及其光催化性能高大伟;王春霞;林洪芹;魏取福;李伟伟;陆逸群;姜宇【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2017(038)004【摘要】为提高TiO2的光催化性能,通过电化学阳极氧化法在金属钛箔基体上制备了结构有序的TiO2纳米管(TiO2NTs),并以此为基础通过连续离子层吸附反应技术(SILAR)制备了Ag、CdS共修饰的TiO2纳米管(AgCdS/TiO2NTs).采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、元素分析仪和紫外可见漫反射光谱等表征手段,对Ag-CdS/TiO2NTs形貌结构、元素组成和光吸收特性等进行了表征,并研究了Ag、CdS修饰后的TiO2纳米管的光催化性能.结果表明:Ag和CdS纳米粒子被成功沉积在TiO2纳米管上;与纯TiO2纳米管的吸收光谱相比,Ag-CdS/TiO2NTs对光的吸收范围延伸到整个可见光区域;与纯TiO2纳米管或CdS 修饰的TiO2纳米管相比,Ag(3)-CdS/TiO2NTs对甲基橙脱色率最高,70 min后脱色率达100％.【总页数】5页(P22-26)【作者】高大伟;王春霞;林洪芹;魏取福;李伟伟;陆逸群;姜宇【作者单位】盐城工学院纺织与服装学院,江苏盐城224051;盐城工学院纺织与服装学院,江苏盐城224051;盐城工学院纺织与服装学院,江苏盐城224051;生态纺织教育部重点实验室(江南大学),江苏无锡214122;盐城工学院纺织与服装学院,江苏盐城224051;盐城工学院纺织与服装学院,江苏盐城224051;盐城工学院纺织与服装学院,江苏盐城224051【正文语种】中文【中图分类】TQ153.6【相关文献】1.蜂窝状二氧化钛纳米管阵列的制备及光催化性能 [J], 吴红军;肖同欣;高杨;王洋;苑丹丹;王宝辉;2.二氧化钛纳米管光催化剂的制备及性能 [J], 杨志广;陈亚红;张建夫;吴亚楠;景志红3.银负载二氧化钛纳米管阵列的制备及光催化性能 [J], 李辰云;闫凤英;陈克正4.水热法制备二氧化钛纳米管-石墨烯复合光催化剂及其光催化性能 [J], CHEN Yue;HE Da-wei;WANG Yong-sheng;YANG Bing-yang5.Ag+掺杂二氧化钛纳米管的制备与光催化性能研究 [J], 蔡杰龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
硅掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及光电催化活性的研究
硅掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光电催化活性的研究3吴建生,宿 艳,陈 硕,全 燮(大连理工大学环境与生命学院,工业生态与环境工程教育部重点实验室,辽宁大连116024)摘 要: 通过电化学沉积,在阳极氧化法制备的高度有序TiO2纳米管阵列表面均匀地沉积Si元素。
扫描电子显微照片显示Si掺杂的TiO2纳米管垂直于基底定向生长。
X射线衍射分析表明,所引入的Si可能掺入到TiO2的晶格中,因而提高了TiO2的热稳定性,抑制了金红石相的生成及晶粒的长大。
紫外2可见漫反射分析表明Si掺杂的TiO2纳米管吸收边带发生了明显的蓝移,并且在紫外区的吸收强度明显增强。
与未掺杂的TiO2纳米管相比,Si掺杂TiO2纳米管电极的紫外光电化学响应显著提高,其光电流密度是未掺杂的1.48倍。
硅掺杂TiO2纳米管阵列光电催化降解五氯酚的动力学常数(1.651h-1)是未掺杂TiO2纳米管电极(0.823h-1)的2.0倍。
关键词: TiO2纳米管阵列;硅掺杂;光电催化中图分类号: O613文献标识码:A 文章编号:100129731(2009)09214292031 引 言由于具有其它半导体无法比拟的催化活性高、稳定性好、无毒、价廉等优点,TiO2纳米管受到了广泛的关注。
高度有序的纳米管阵列具有较大的比表面积、独特的结构特性和良好的晶体结构,这些使其对界面间矢量电荷的转移提供了很好的电子浸透路径[1,2]。
阳极化的制备方法容易操控,而且从钛基底表面生长的纳米管与钛导电基底之间以肖特基势垒直接相连,结合牢固,不易脱落。
此外,管的孔径、长度和壁厚等参数可以通过精确调控电化学条件得以控制[3,4]。
TiO2是多相光催化中使用较多的一种催化剂,但是它对紫外光的利用率却比较低。
通过在TiO2中掺杂金属或化合物,如Pt、Fe、ZnO、CdS和Sr TiO3[5,6]等,能够有效提高光能利用率。
特别是,硅修饰的TiO2体系由于具有很高的光催化活性而引起了广泛的关注。
二氧化钛纳米管阵列的制备、改性、表征及光催化性能的研究的开题报告
二氧化钛纳米管阵列的制备、改性、表征及光催化性能的研究的开题报告一、研究背景和意义随着环境污染越来越严重，光催化技术受到了越来越多的关注。
二氧化钛是一种优良的光催化材料，具有高的光吸收率、良好的化学稳定性和生物相容性等优点。
然而，传统的二氧化钛薄膜和颗粒光催化材料具有表面积小、反应速度慢、光吸收率低等缺点。
因此，研究制备高效的二氧化钛光催化材料是当前的研究热点之一。
近年来，二氧化钛纳米管阵列作为一种新型的光催化材料，在光催化领域的研究中引起了广泛的关注。
二氧化钛纳米管阵列具有高比表面积、优异的光吸收性能和易于控制的孔隙结构等优点。
同时，通过改性可以使其表面具有特殊的功能，例如增加吸附能力和光催化活性等。
因此，本研究通过制备和改性二氧化钛纳米管阵列，并对其进行表征和光催化性能测试，旨在探究二氧化钛纳米管阵列的光催化性能及影响因素，为其在环境污染治理中的应用提供参考。
二、研究内容（1）制备二氧化钛纳米管阵列：采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列，探究制备条件对其形貌和光电性能的影响。
（2）改性二氧化钛纳米管阵列：通过不同的化学和物理方法对二氧化钛纳米管阵列进行改性，使其表面具有特殊功能。
（3）表征二氧化钛纳米管阵列：运用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X 射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）等手段对制备的二氧化钛纳米管阵列及改性样品进行表征。
（4）光催化性能测试：采用亚甲基蓝降解实验对不同样品的光催化活性进行测试，并探究其影响因素。
三、研究意义本研究的意义在于：（1）探究制备条件对二氧化钛纳米管阵列形貌、结构和光电性能的影响，为其优化制备提供参考。
（2）通过不同的化学和物理方法改性二氧化钛纳米管阵列，使其表面具有特殊功能，提高光催化材料的应用性。
（3）对制备的二氧化钛纳米管阵列及改性样品进行表征，为深入了解其微观结构和性质提供依据。
（4）通过光催化活性测试，评估二氧化钛纳米管阵列的光催化性能，为其在环境污染治理中的应用提供参考。
TiO2纳米管阵列的制备及催化活性研究
外光照射 下光催化降解含苯胺 水体 ， 并考察 了影响苯胺 水体 光催 化降解 的各种 因素。结果表 明， 当苯胺 浓度为 ０ ． ３ ３
ＬＩ Ｘｉ ａ ｏ ｄ ｏ ｎ ｇ ，Ｚ Ｈ Ｕ Ｙｕ ａ ｎ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ，ＬＩ Ｘｉ ｎ ｙ ｕ，Ｐ ＡＮ Ｓ ｕ ｊ ｕ ａ ｎ，Ｗ ＡＮＧ Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ
（ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｌｉ ｆ ｅ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ，Ｔｉ ａ ｎ ｓ ｈ ｕ ｉ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｔｉ ａ ｎ ｓ ｈ ｕ ｉ ７ ４ １ ０ ０ １ ）
的 降解 率 。
关键词
Ｔ ｉ Ｏ ｚ 纳米管 阵列 光催化 降解 苯胺 降解率 文献标识码 ： Ａ
中 图分 类号 ： Ｘ ７ ０ １ ． １
Ｐｒ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ｐｈ ０ ｔ ０ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ Ａｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｉ Ｏ２ Ｎａ ｎｏ ｔ ｕ ｂ ｅ Ａｒ ｒ ａ ｙ
ｔ ｉ ｍｅ ｗａ ｓ １ ２ ０ ｍｉ ｎ ． Ｔｈ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｄ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ．Ｉ ｔ ｉ Ｓ ｂ ｅ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
高度有序的二氧化钛纳米管阵列[发明专利]
![高度有序的二氧化钛纳米管阵列[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/29f3957bdaef5ef7ba0d3cec.png)
专利名称：高度有序的二氧化钛纳米管阵列
专利类型：发明专利
发明人：M·波罗斯,K·尚卡尔,H·普卡萨姆,S·寄谷,O·K·瓦尔盖斯,C·A·格里梅斯
申请号：CN200880108226.6
申请日：20080725
公开号：CN101896643A
公开日：
20101124
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：公开了长度超过10μm、且纵横比为10,000的自定向密闭组装的氧化钛纳米管阵列的制作，其方法包括钛的恒电势阳极化。
还公开了实现Ti箔样品完全阳极化和绝对可定制性的条件，得到了机械上可靠的超过1000μm的氧化钛自立膜。
申请人：宾州研究基金会
地址：美国宾夕法尼亚州
国籍：US
代理机构：永新专利商标代理有限公司
代理人：过晓东
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银负载二氧化钛纳米管阵列的制备及光催化性能
银负载二氧化钛纳米管阵列的制备及光催化性能李辰云;闫凤英;陈克正【摘要】采用电化学阳极氧化法在金属钛表面制得了二氧化钛纳米管阵列(TNTA),通过甲醛还原Ag+的方法,使二氧化钛纳米管表面负载了Ag纳米粒子(Ag/TNTA).利用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)对样品微观结构进行了表征,并利用双光束紫外-可见分光光度计检测了样品对臧红T降解的催化性能.结果表明:得到的TNTA管壁平整,管径为85～120 nm,管状结构的排列高度有序,Ag在TNTA上的负载量随着在银氨溶液和甲醛溶液中的浸泡次数而增加,其中交替浸泡3次的Ag/TNTA对臧红T的降解效果最佳,交替浸泡5次和7次时,由于负载过多的Ag 纳米粒子不利于光生电子-空穴对的分离,催化作用反而下降.与TNTA对臧红T的降解作用相比,Ag/TNTA复合结构的降解作用明显增强,说明Ag/TNTA复合结构的光催化性能较好.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)001【总页数】5页(P32-36)【关键词】TiO2纳米管阵列;Ag/TNTA复合结构;光催化性能【作者】李辰云;闫凤英;陈克正【作者单位】青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】O614二氧化钛具有无毒、无害，物理化学性质稳定，易于制备等优点，而二氧化钛纳米管阵列(TNTA)具有更大的比表面积以及更强的吸附能力，因而能提高其光催化性能及光电转换效率[1-2]，在传感器[3-4]、太阳能电池[5-7]、光解水[8]、光催化降解有机物[9]等领域有潜在的应用前景。
目前，常用的TiO2纳米管的制备方法有模板法、水热法以及电化学阳极氧化法。
其中电化学阳极氧化法是一个涉及物理、化学和电化学等诸多变化的复杂过程。
TiO_2纳米管阵列改性及抗生素和Cr(VI)光电脱毒研究
TiO_2纳米管阵列改性及抗生素和Cr(VI)光电脱毒研究随着人类社会的发展,环境污染问题愈发严重,人类面临着前所未有的环境污染和能源短缺。
但是随着新型纳米材料的近几十年的发展,人类保护环境和利用资源能力得到了很大的拓展,新型纳米材料为解决环境污染和能源利用问题,创造了有利的条件。
而且由于半导体催化剂具有无毒、绿色且效果好的特性,所以光催化技术成为处理环境污废水的重要方法之一。
本论文以二氧化钛纳米管阵列（TiO<sub>2</sub>NTS）为基底,通过负载贵金属和金属硫化物,增强基底材料的可见光吸收和光电催化性能,成功制备复合催化剂Pd/TiO<sub>2</sub>NTS和MoS<sub>2</sub>/TiO<sub>2</sub>NTS,并应用于抗生素污染物降解和重金属Cr（VI）还原。
主要研究内容如下所列:（1）以柔性钛丝为钛源基底,应用阳极氧化法在钛丝上原位生长整齐有序的二氧化钛纳米管阵列（TiO<sub>2</sub>NTS）并高温煅烧晶化;以PdCl<sub>2</sub>溶液做为电解液,负载有二氧化钛纳米管阵列的柔性钛丝作为工作电极,在三电极体系中,采用多电位阶跃的方法将Pd金属颗粒均匀沉积到工作电极,制备出Pd/TiO<sub>2</sub>NTS。
Pd负载量通过控制电位阶跃循环次数来调控并对比探讨不同Pd负载量下对抗生素氟苯尼考脱卤性能的影响,优选最佳负载量。
应用SEM、TEM表征所准备催化剂的形态结构;应用XPS和EDS分析催化剂成分与元素结合能;EIS,DRS等测试方法表征催化剂的光电性能。
研究表明在光电催化条件下,Pd/TiO<sub>2</sub>NTS材料对氟苯尼考具有优异的降解性能,负载贵金属等离子效应可以加强基底二氧化钛阵列的可见光的响应,同时在Pd金属纳米颗粒与TiO<sub>2</sub>之间构建肖特基势垒,加速电子和空穴的分离。
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其具有更大的比表面积和更强的吸附能力．目前，制备 Ｔｉ０２纳米管的方法主要有三种：模板法、水热合成法和 电化学阳极氧化法．其中电化学阳极氧化法操作简单。 且制备的Ｔｉ０２纳米管分布均匀，以整齐的阵列形式排 列。纳米管与金属钛导电基底直接相连，结合牢固．近 些年来，科学家们对阳极氧化法制备Ｔｉ０２纳米管阵列
２３６５
圈３在ｗ（Ｎａｌ３）＝０．５％和ｌ ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ２Ｓ０４溶液中不同阳极电
压下氧化５ ｈ制得的＇ｒｉ０２膜ＳＥＭ正面图（图中标尺均为２００
咖）：（ａ）５Ｖ，（ｂ）１０Ｖ和（ｃ）２５Ｖ
Ｆｉｇｕｒｅ ３ ＳＥＭ ｔｏｐ－ｖｉｅｗ ｉｍａｇｅｓ ｏｆＴｉ０２ ｎａｎｏ－ｆｉｌｍｓ ａｎｏｄｉｚｅｄ ｉｎ ｗ（ＮａＦ）＝Ｏ．５％ａｎｄ １ ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ２Ｓ０４ｆｏｒ ５ ｈ Ｉｌｌｌｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＶＯＩｔ－
１实验部分
１．１ Ｔｊ０２纳米管阵列膜的制备 将工业纯钛板（纯度＞９９％，福建冶金工业研究所）
用水磨砂纸逐级打磨至表面无划痕，然后依次用丙酮、 无水乙醇，去离子水超声清洗，采用恒电位法，以钛板 为阳极，铂片为阴极，控制不同的氧化工艺参数（电压、 时问）于室温下进行电化学阳极氧化．反应结束后，将 制得的样品用大量去离子水冲洗，干燥后放入马弗炉中 恒定温度热处理２ ｈ．实验中使用的电解液体系有两种： 酸性溶液［ｗ（Ｈ１０＝０．５％水溶液】，采用２０ ｖ电压，氧化 ２０ ｒａｉｎ，制得的Ｔｉ０２纳米管管径为１００ ｎｍ左右，膜层厚 度约为４００ ｎｍ嗍；中性溶液．含ｗ（ＮａＦ）＝０．５％和１ ｔｏｏｌ／ Ｌ Ｎａ２Ｓ０４的水溶液，通过调节电压（５～２５ ｖ）和氧化时 间（３０ ｍｉｎ～５ ｈ），可制备不同形貌和尺寸的纳米管阵列 膜．
ａｇｅｓ：（ａ）５Ｖ，（ｂ）１０Ｖ ａｎｄ（ｃ）２５Ｖ
圈２在州ＮａＦ）＝０．５％和１ ｍｏｌ／ＬＮａｚＳ０４溶液中（搅拌溶液）２０ ｖ电压阳极氧化５ ｈ制得的Ｔｉ０２膜层ＳＥＭ正面图（ａ）和侧面图 （ｂ） Ｆｉｇｕｒｅ ２ ＳＥＭ ｔｏｐ·ｖｉｅｗ（ａ）．ａｎｄ １２ＴＯＳＳ ｓｅｃｔｉｏｎａｌ－ｖｉｅｗ‘ｂ）ｉｍ－ ａｇｅｓ ｏｆ Ｔｉ０２ ｎａｎｏｔｕｂｅ ａｒｒａｙｓ ｆｏｒｍｅｄ ａｔ ２０ Ｖ ｉｎ ｗ（ＮａＦ）＝０．５％
ｃａｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａｌｌ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｏｄｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｓｏｍｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｉ０２
ｎａｎｏｔｕｂｅ ａｒｒａｙｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａｓ ｗｅｌｌ．Ｔｈｅ ＳＥＭ ａｎｄ ＸＲＤ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ
摘要采用电化学阳极氧化法在钛表面构筑了一种结构有序、微米级的Ｔｉ０２纳米管阵列膜层．考察了制备电压、氧化 时间、溶液搅拌等实验参数对Ｔｉ０２纳米管阵列形貌和尺寸的影响．应用ＳＥＭ和ＸＲＤ对膜层的形貌和晶型进行了分析 和表征，并通过Ｔｉ０２纳米管阵列膜对甲基橙的光催化降解，研究了Ｔｉ０２纳米管阵列膜层结构与光催化活性的关系．结 果表明：阳极电压和溶液搅拌对制备＂ｒｉ０２纳米管阵列的结构起到关键的作用．控制２０ ｖ电压制备的Ｔｉ０２纳米管阵列 膜，管长达２，６～３．３¨Ｊ１１．经５００℃热处理后具有最高的光催化活性．其光催化性能明显优于一般的Ｔｉ０２纳米颗粒膜． 关键词Ｔｉ０２纳米管阵列；阳极氧化；制备；光催化活性
１．３ Ｔｉ０２纳米管膜的表征 应用ＬＥＯ １５３０场发射高倍电子扫描电镜（ＦＥ－ＳＥＭ）
对Ｔｉ０２纳米管阵列的形貌进行表征；用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的
万方数据
Ｐａａａｌｙｔｉｃａｌ Ｘ’ｐｅｎ衍射仪的掠射角Ｘ射线衍射（ＣＡＸＲＤ） 法测定Ｔｉ０２纳米管的晶体结构． １．４光催化分析方法和实验过程
应用日本岛津公司生产的ＵＶ－２１００型紫外一可见分 光光度计测定光催化过程中甲基橙的吸光度变化，确定 当ｐＨ＝３时。甲基橙水溶液在波长为５０８ ｎｍ下的吸光 度与溶液浓度有良好的线性关系（Ａ＝０．１２３３７Ｃ＋ ０．０２０２２）．光催化实验在自制的石英双层夹套反应装置 （图１）中进行，内层装有待降解的甲基橙水溶液，外层持 续通过冷却水．以保证光照过程中，反应体系的温度恒 定，采用的光源为２００Ｗ高压汞灯（特征波长为３６５ ｎｍ）， 主要发射紫外光，ＴｉＯ：纳米管阵列膜或纳米颗粒膜的表 面距离光源１０ ｅｍ．具体过程为：将经过不同温度热处 理的Ｔｉ饶纳米膜（１０ｍｍ×１０ｍｍ）于暗态下在２０ｍＬ，２０ ｍｇ／Ｌ甲基橙永溶液中浸泡３０ ｍｉｎ，并持续通入纯净空 气，以使样品与甲基橙溶液之间达到吸脱附平衡．在光 照的同时开始计时，测定溶液吸光度随时间的变化，以 此计算甲基橙的残余浓度．根据一级动力学公式
Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈｌｙ Ｏｒｄｅｒｅｄ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｎａｎｏｔｕｂｅ Ａｒｒａｙ ａｎｄ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｔｓ Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ Ａｃｔｉｖｉｔｙ
ＺＨＵＡＮＧ，Ｈｕｉ—Ｆａｎｇ
ＬＡＩ，Ｙｕｃ－Ｋｕｎ
ＬＩ。Ｊｉｎｇ
ＳＵＮ，Ｌａｎ
Ｔｉ０２ ｎａｎｏｔｕｂｅ ａｒｒａｙ ｆｉｌｍ Ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌ ｏｒａｎｇｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ａ
ｌａｍｐ．Ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅｒｃｕｒｙ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｔｉ０２ ｎａｎｏｔｕｂｅ ａｒｒａｙｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｔ ２０ Ｖ ａｎｄ ａｌｌ－
Ｊｎ（铡Ｇ）＝＾《其中ｃ。，ｃ扮别为起始和光照ｆ时间后溶液
的浓度），线性拟合实验数据，’可求出光催化降解的表 观反应速度常数／ｃ，用以判断和比较催化剂的光催化降 解活性．
圈１光催化实验装置图
ｌ一样品：２－－高压汞灯：３一冷却水入口：４＿－冷却水出口；卜空气入口
６一磁子 Ｆｉｇｕｒｅｌ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏｅａｔａｌｙｔｉｅ ｒｅ．ａｅｆｉＯｌｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
‘Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｊｌｉｎ＠ｘｍｕｅｄｕｃｎ；Ｔｅｌ：０５９２—２１８９３５４ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｊａｎｕｍ７ ２３，２００７；ｒｅｖｉｓｅｄ Ｊｕｎｅ ２１，２００７；ａｃｃｅｐｔｅｄ＿Ｊｕｌｙｌ２。２００７． 国家自然科学基金（Ｎｏ ５０５７１０８５）、福建省科技项目（Ｎ∞．２００５ＨＺ０１．３．２６０７Ｈ１砷３１）资助项目
ａｎｄｌｍＯＩＦＬＮａ２Ｓ０４ｆｏｒ５ｈ ｕｎｄｅｒ ｓｔｉｒｒｅｄ ＣＯＨｄｉｔｉｏｎｓ
１．５电化学测试 Ｔｉ０２膜电极的电化学交流阻抗谱（ＥＩＳ）测试在
Ａｕｔｏｌａｂ电化学工作站上完成．采用三电极体系，以Ｐｔ 片为对电极，饱和甘汞为参比电极，０．１ ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ２ＳＯ，为 电解液．ＥＩＳ测量频率范围为ｌ旷～１０１ｌ王ｚ，控制在开路 电位，扰动电压为１０ ｍＶ，所有实验均在Ｆａｒａｄａｙ屏蔽 箱中进行以避免外界的干扰，数据用仪器白带的分析软 件进行拟合处理．
本文采用阳极氧化法在纯钛表面制备结构规整有 序的、厚度达微米级的Ｔｉ０２纳米管阵列膜层。重点考察 相关的制备参数（阳极电压、氧化时间、溶液搅拌）对Ｔｉ０２ 纳米管的形貌和尺寸的影响．利用扫描电子显微镜 （ＳＥＭ）和ｘ射线衍射（ＸＲＤ）对Ｔｉ０２纳米管阵列的结构和 形貌进行表征；应用电化学交流阻抗谱（ＥＩＳ）拯ｔＪ试Ｔｉ０２ 纳米管阵列电极的真实表匿积．以甲基橙为目标污染 物，考察不同温度热处理的Ｔｉ０２纳米管阵列膜的光催 化活性，并与溶胶一凝胶法制备的Ｔｉ０２纳米颗粒膜的光 催化活性进行对比．
Ｌ１Ｎ，Ｃｈａｎｇ－Ｊｉａｎ４
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆｓｏＭ ｓＨｒｆａｃｅｓ．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄ
ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ３６１００５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｈｉｇｈｌｙ ｏｒｄｅｒｅｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ口ｉ０２）ｎａｎｏｔｕｂｅ ａｒｒａｙ ｆｉｌｍ ０１３ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｗａｓ ｆａｂｄ－
１．２ Ｔ１０２纳米颗粒膜的制备 采用溶胶一凝胶法制备Ｔｉ０２溶胶㈣．然后将经过预
处理的钛板浸渍在Ｔｉ０２溶胶中约１ ｍｉｌｌ。以０．５～ｌ ｍｍ／ｓ 的速度匀速提拉。在钛基体表面构筑一层均匀的Ｔｉ０２ 纳米膜，自然晾干。放入８０℃烘箱中干燥５ ｒａｉｎ，重复 操作四次，可获得膜层厚度约为４００ ｎｌｎ的Ｔｉ０２纳米颗 粒膜．
２∞７年第６，卷 第２ｌ期．２３６３～２３６９
·研究论文·
化学学报
ＡＣＴＡＣＨｌＭＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖ０１．６５．２０呻 Ｎｏ．２１．２３６３～２３６９
高度有序的二氧化钛纳米管阵列的制备及其光催化活性的研究
庄惠芳 赖跃坤 李静 孙岚 林昌健＋
（周体表面物理化Biblioteka 国家重点实验室厦门大学化学化工学院厦门３６１００５）
Ｎｏ．２１
庄惠芳等：高度有序的二氧化钛纳米管阵列的制备及其光催化活性的研究
２结果与讨论
２．１ Ｔｉ０２纳米管阵列膜的表征
图２为经表面预处理的工业纯钛板在含州ＮａＦ）＝ ０．５％和１ ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ２ＳＯ，的水溶液中，控制电压２０ ｖ，溶 液强力搅拌，阳极氧化５ ｈ＇制得Ｔｉ０２纳米管阵列膜的 ＳＥＭ图．从正面图中（图２ａ）可以看出，Ｔｉ０２膜层表面呈 现纳米管阵列排布，纳米管管径在１００ ｎｌＴｌ左右；从侧面 图（图２ｂ）可以看出，Ｔｉ０２纳米管管径尺寸基本一致，上 端开口．底部封闭，膜层厚度（Ｔｉ０２纳米管长度）为２．６～ ３．３ ｍｎ．Ｔｉ０２膜层底部是一层薄而致密的阻挡层，阻挡 层上部为均匀分布、垂直于基体的Ｔｉ０２纳米管阵列，阻 挡层把铁基体和纳米管阵列隔开。构成纳米管阵列膜 层，阻挡层／基体钛三层结构．
ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｉ０２ ｎａｎｏｔｏｂｅ ａｒｒａｙｓ．Ｉｔ Ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ