二氧化钛纳米阵列的制备及其气敏性能研究

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Ag纳米颗粒修饰TiO2阵列薄膜的制备及其气敏性能研究

Ag纳米颗粒修饰TiO2阵列薄膜的制备及其气敏性能研究
的灵敏度增加 , 响应和恢复时间减小 , 气敏性能 明显优越 于修饰前 的薄 膜. 关键词 : Ag纳米颗粒 ; Ti 0 2 阵列薄膜 ; 氢气气敏性 能
中图分类号 : T N 3 0 4 . 9 文献 标 志码 : A D OI : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 0 - 2 3 7 5 . 2 0 1 4 . 0 2 . 0 1 3
2 .s c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e& En g i n e e r i n g,Hu b e i Un i v e r s i t y,W u h a n 4 3 0 0 6 2 ,Ch i n a )
Ab t a n a t e wa s c h o s e n a s t i t a n i u m p r e c u r s o r .A r r a y Ti O2 t h i n f i l ms o f t h e r u t i l e
( 1 . 湖北 大学物 理学 与电子技术学 院 , 湖北 武汉 4 3 0 0 6 2 ; 2 . 湖北大学材料科学与工程学院 , 湖北 武汉 4 3 0 0 6 2 )
摘要 : 以钛酸丁酯为钛源 , 用水热法在 透明导电衬底 F T O上制备金红石相 Ti 0 2 纳米阵列薄膜 , 以 Ag N O。 为银源 , 用
第 3 6卷第 2期
2 0 1 4 年 3 月
湖北 大学学 报( 自然科学版)
J o u r n a l o f Hu b e i Un i v e r s i t y ( Na t u r a l S c i e n c e )
V0 1 . 3 6 NO . 2

纳米二氧化钛材料的制备与性能研究

纳米二氧化钛材料的制备与性能研究

文章编号:16732095X (2008)0320080205纳米二氧化钛材料的制备与性能研究宋礼慧(天津大学化工学院,天津300072)摘 要:分别用溶胶-凝胶法与水热合成法制备了纳米二氧化钛.水热合成法与溶胶-凝胶法合成的纳米二氧化钛相比,比表面积很大,形貌比较规则;并且水热法合成的纳米二氧化钛已经出现纳米棒状结构,用自然界唯一的碱性多糖壳聚糖为模板剂合成的比表面积可以达432.36m 2/g .关键词:溶胶-凝胶法;水热合成法;纳米二氧化钛;大比表面积中图分类号:O614.41 文献标识码:APrepara ti on and character i za ti on of nano 2tit an i aS ONG L i 2hui(School of Che m ical Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China )Abstract:I n this article we synthesized nano 2titania by the s ol 2gel method and hydr other mal method,res pectively .I n contact with the s ol 2gel method,the nano 2titania p repared by the hydr other mal method had larger s pecific surface area than that p re 2pared by the s ol 2gel method .The nano 2titania p repared by the hydr other mal method had nano 2r od,t oo .W hen the nano 2titainia used chit osan as the te mp late by the hydr other mal method,it had the largest s pecific surface area up t o 432.36m 2/g .Key words:s ol 2gel method;hydr other mal method;nano 2titania;large s pecific surface area 自从纳米二氧化钛问世以来,就以其独特的颜色效应、光催化作用及紫外线屏蔽等功能使其在汽车工业、防晒化妆品、废水处理、杀菌、文物保护、环保等方面有着广阔的应用前景[1].目前,国内外合成纳米Ti O 2的方法很多[2],根据所要求制备粒子的性状、结构、尺寸、晶型、用途等而采用不同的制备方法.纳米二氧化钛的制备方法,主要有溶胶-凝胶法、水热合成法、微乳法、液相沉积法、化学气相沉积法等.溶胶-凝胶法[3]是以有机或无机盐为原料,在有机介质中进行水解、缩聚反应,使溶液经溶胶-凝胶化过程得到凝胶,凝胶经加热(或冷冻)干燥、锻烧而得产品.该法制备的粉体均匀分布、分散性好、纯度高、锻烧温度低、副反应少、而且溶剂在处理过程中容易除去,但是成本较高,且从形成溶胶,颗粒连结成凝胶网络,凝胶干燥,到煅烧的每一阶段均可导致颗粒长大及团聚体的形成,因此对每一阶段都需严格控制[4].水热合成法[5]是指在密闭系统中,以水为溶剂,在一定温度下,在水的自生压强下,原始混合物进行反应.水热合成法制备的纳米级二氧化钛具有分散性好、粒度小、粒度分布均匀等优点,只是对设备要求较高.本实验对溶胶-凝胶法与水热合成法制备的纳米二氧化钛进行了对比.1 试验部分1.1 主要试剂钛酸丁酯(T BOT,AR.),无水乙醇(AR.),2-丁醇(AR.),十六烷基三甲基溴化胺(CT AB ,AR.),收稿日期:2007208205.作 者:宋礼慧(1982— ),女,硕士研究生.第24卷 第3期2008年6月天 津 理 工 大 学 学 报J O URNAL O F T I ANJ I N UN I VERS I T Y O F TECHNOLO GY Vol .24No .3Jun .2008冰醋酸(AR.),三乙醇胺(TEAH3,AR.),浓盐酸(AR.),氢氧化钠(AR.),壳聚糖(经过提纯的)1.2 实验方法1.2.1 溶胶-凝胶法0.72g氢氧化钠溶于含有0.06mol钛酸丁酯衍生物(即TiTEAOR)和0.02mol CT AB的TEAH3 (0.164mol)中,将180m l的水缓慢加入溶液中在剧烈搅拌的情况下,缓慢加入溶液中,静置一夜.将得到的物质用离心分离机(转速为4000r/m in)进行分离,然后用水和无水乙醇分别洗两遍.然后放入100℃的烘箱中干燥10h,直至烘干.将干燥后的样品放入马弗炉中焙烧,从室温(30℃)以1℃/m in的速度加热至500℃,并在500℃下恒温1h.1.2.2 水热合成法方案1:室温下,在剧烈搅拌的情况下,将T BOT 加入含有水、溶剂和质量分数为65%硝酸的混合物中.在室温下搅拌1h后,得到的二氧化钛溶胶与含有CT AB的溶剂混合.各物质的摩尔比为:T BOT∶2-C4H9OH∶HNO3∶CT AB∶H2O=1∶20∶3.6×10-3∶0.1∶2.将得到的混合物,放入密闭的反应釜中,并在80℃下反应12h.然后,自然冷却至室温.方案2:钛酸丁酯加入乙醇化的盐酸溶液中,得到钛的前驱体溶液,搅拌1h后,加入乙醇的CT AB 溶液,强烈搅拌后,得到的溶液放在密闭的罐中,在80℃下反应12h.然后,自然冷却至室温.其中物质的配比为:T BOT∶CT AB∶HCl∶H2O∶Et O H=1∶0.16∶3.06×10-2∶17∶20.方案3:配置10mg/m l的壳聚糖/4%(质量分数)醋酸溶液18m l,强烈搅拌的条件下,缓慢加入18 m l的乙醇,在30℃的恒温水浴中搅拌15m in后,加入20.43m l T BOT和20m l无水乙醇的混合液中,继续搅拌20m in,放入反应釜中,在80℃下反应12h.然后,自然冷却至室温.方案4:配置7mg/m l的壳聚糖/4%醋酸的溶液16.5m l,称取0.3991g CT AB,加入到1.5m l水和18m l无水乙醇的混合液中,超声溶解后,在剧烈搅拌条件下,缓慢加入20.43m l的T BOT和5m l无水乙醇的混合液中,在30℃的恒温水浴中继续搅拌20m in,放入反应釜中,在80℃下反应12h.然后,自然冷却至室温.通过上述方法得到的物质,用离心分离机分离后,用去离子水洗涤.然后,将得到的物质在120℃的烘箱中放置6h烘干.烘干的物质,从20℃以1℃/m in的速率加热至500℃,并在500℃下恒温4h.然后自然冷却至室温.1.3 表征仪器和表征方法将所得Ti O2样品研磨成微米级大小的颗粒,采用日本理学D/MAX-2500型X射线衍射仪对其物相进行测定.管流和管压分别为100mA和40k V, CuKα靶.使用AS AP-2010型N2吸附脱附仪测定所得Ti O2样品的N2吸附脱附等温曲线,比表面积用BET方程计算,孔径分布采用Horvath2Ka waz oe方程计算.测试前先将已称好质量的Ti O2样品在200℃下通N2吹扫约6h.采用WCT-1型差热天平(北京光学仪器厂生产)在空气氛围中对Ti O2干凝胶粉末进行热重分析,升温速度为10℃/m in.采用Phili p s T20ST TE M分析仪测试了样品的微结构.工作电压200kV.2 结果与讨论2.1 热重-差热表征结果图1的热重-差热曲线可以看出,425℃左右,样品的差热曲线上有一个峰,可能是二氧化钛有无定型向锐钛矿型转变的所引起的,因为,此时物质的重量没有明显的变化.因此,为了形成锐钛矿的纳米二氧化钛,选择样品的热处理温度分别为500℃.要想使物质的显微结构满足所要达到的性能,应该使其加热速率不能太快,所以选择焙烧速率为1℃/m in.图1 以CTAB为模板溶胶2凝胶法制备的二氧化钛的TG2D TA图F i g.1 TG2D TA curve of tit an i a s am ple usi n g CTABa s te m pl a te by sol2gel m ethod2.2 XR D结果比较图2可以看出,溶胶-凝胶法和水热法制备的・18・2008年6月 宋礼慧:纳米二氧化钛材料的制备与性能研究 二氧化钛,都得到了锐钛矿型的晶体结构.尤其是水热合成中直接烘干得到的二氧化钛样品也出现了锐钛矿型结构.但是,水热法制备的未经焙烧的二氧化钛都比焙烧后的半峰宽值大.根据Scheller 公式L =kλ/(βcos θ)估算Ti O 2超微粒的平均粒径L (L 为晶粒尺寸;λ为X 射线波长;β为衍射峰的半高宽;θ为衍射峰的布拉格角度;K 取值0.89).可知,半峰宽β值越大,颗粒的粒径越小.并且根据后面的TE M 表征结果,也可以看出焙烧的二氧化钛比未经焙烧的颗粒尺寸大.图2 不同方法制备的二氧化钛的XRD 图:(a)溶胶凝胶法;(b)2-丁醇为溶剂的水热法(未经焙烧);(c)2-丁醇为溶剂的水热法(500℃焙烧4h);(d)乙醇为溶剂的水热法(80℃反应温度,未经焙烧);(e)乙醇为溶剂的水热法(80℃反应温度,500℃焙烧4h);(f)乙醇为溶剂的水热法(60℃反应温度,未经焙烧);(g)乙醇为溶剂的水热法(60℃反应温度,500℃焙烧4h)Fi g .2 XR D patterns of tit an i a prepared by di fferent methods(a)sol 2gel m ethod;(b)22but anol a s solven t by hydrother ma l m ethod (unca lc i n ed);(c)22but anol a s the solven t (ca lc i n ed a t 500℃for 4h);(d)ethanol a s the solven t (reacti on a t 80℃,unca lc i n ed);(e)ethanol a s the the solven t (reacti on a t 80℃,ca lc i n ed a t 500℃for 4h);(f)ethanol a s the solven t(reacti on a t 60℃,unca lc i n ed);(g)ethanol a s the thesolven t(reacti on a t 60℃,ca lc i n ed a t 500℃for 4h)图3、图4分别为以壳聚糖为模板剂和壳聚糖与CT AB 为混合模板剂制备的焙烧前后的二氧化钛,可以看出它们都有明显的锐钛矿晶型结构.壳聚糖和CT AB 为混合模板剂制备的未经焙烧的二氧化钛样品中,在20°前有一个明显的峰,可能是由于其中含有杂质的原因.未经焙烧的二氧化钛的半高宽要比焙烧后的大,说明未经焙烧的颗粒尺寸比焙烧后的细小.根据Scheller 公式,制备的二氧化钛的颗粒尺寸估算结果列于表1中.2.3 比表面积、孔及晶粒尺寸的结果比较 表1中,可以看出,水热法合成的样品的比表面积要明显比溶胶-凝胶法制备的大.最大的比表面积达到432.36m 2/g .但是,同样可以看出,以不同溶剂制备的水热法得到的二氧化钛的比表面积,相差也较大.以2-丁醇为溶剂制备的比表面积为149.7m 2/g,而以乙醇为溶剂的比表面积大于200m 2/g .・28・ 天 津 理 工 大 学 学 报 第24卷 第3期表1 溶胶-凝胶法与水热合成法制备的二氧化钛的参数比较Tab .1 Co m par ison of the tit an i a prepared by the sol -gel m ethod and the hydrother ma l m ethod合成条件比表面积/(m 2・g -1)平均孔体积/(cc ・g -1)平均孔径/n m 晶粒尺寸/n m Sol -Gel 53.810.2619.8731.0H a,1149.705.060.196.4Ha,2119.509.360.289.280℃-H b,1218.300.1934.916.680℃-H b,260.780.1389.2918.860℃-H b,1242.400.2134.687.860℃-H b,231.320.079100.8023.9CS -H 1254.54——————10.3CS -H2432.360.363.3331.0CS -CT AB -H 1243.13——————2.8CS -CT AB -H2393.650.373.7211.7 注:a 为2-丁醇为溶剂的二氧化钛;b 为乙醇为溶剂的二氧化钛;1为未经焙烧的二氧化钛;2为500℃焙烧4h 的二氧化钛;H 为水热合成法.这说明,短链烷基的溶剂,由于其空间位阻较小,利于模板剂与钛的前驱体之间的组装,对制备大比表面积的二氧化钛更有利.并且不同模板剂制备的二氧化钛的比表面积相差也较大,以大分子量壳聚糖为模板剂制备的二氧化钛比表面积最大,这是由于消除模板剂后,其形成的孔比较大,因此比表面积也很大,达到432.36m 2/g .2.4 TE M 结果比较从图5中可以看出,水热合成的颗粒尺寸都比较细小.这与根据前面XRD 图粗略计算的结果一致.焙烧后的颗粒尺寸比焙烧前的大,这个主要是由于所制纳米粒子的尺寸较小,灼烧过程中发生颗粒内的致密化(初始晶粒之间的部分隙孔坍塌或消失)和颗粒间的合并;另外,由于所制纳米粒子洗涤充分,表面活性剂在晶粒表面无吸附,不能有效地防止颗粒在灼烧过程中的团聚[6].这也是焙烧后二氧化钛的比表面积明显减少的一个原因.图5中的(g )、(h )图显示的纳米棒状结构是在酸性条件下得到的,而大部分文献报道是在碱性条件下合成的[729].图5 水热法制备的二氧化钛的TE M 图:(a)2-丁醇为溶剂,未经焙烧;(b)2-丁醇为溶剂,500℃焙烧4h;(c)乙醇为溶剂,80℃反应12h,未经焙烧;(d)乙醇为溶剂,80℃反应12h,500℃焙烧4h ;(e)乙醇为溶剂,60℃反应12h,未经焙烧;(f)乙醇为溶剂,60℃反应12h,500℃焙烧4h;(g)乙醇为溶剂,80℃反应12h,未经焙烧的棒状二氧化钛(高倍);(h)乙醇为溶剂,80℃反应12h,未经焙烧的棒状二氧化钛(低倍)F i g .5 TE M i m ag i n es of tit an i a :(a)22buthanol a s the solvent ,the tit an i a uncalc i n ed ;(b)22buthanol a s the solvent ,the tit an i a calc i n ed at 500℃for 4h ;(c)ethanol as the soluti on,reacti on at 80℃for 12h,uncalc i n ed ;(d)ethanol a s the soluti on,reacti on at 80℃for 12h,calci n ed at 500℃for 4h ;(e)ethanol as the solvent ,reacti on a t 60℃for 12h,unca lc i n ed ;(f)ethanol as the solvent ,reacti on a t 60℃for 12h,ca lc i n ed at 500℃for 4h ;(g)ethanol a s the soluti on,reacti on at 80℃for 12h,the nanorod unca lc i n ed (hi gh magn i f i ca ti on);(h)ethanol as the soluti on,reacti on a t 80℃for 12h,the nanorod uncalci n ed (low magn i f i ca ti on)・38・2008年6月 宋礼慧:纳米二氧化钛材料的制备与性能研究3 结 论十六烷基三甲基溴化胺(CT AB)为模板剂, T BOT为前驱体,用溶胶-凝胶法合成了具有锐钛矿结构的,比表面积在50m2/g左右的纳米二氧化钛粉体.分别以2-丁醇、乙醇为溶剂,用水热合成法,制备了大比表面积的二氧化钛.乙醇为溶剂,60℃和80℃下反应12h,焙烧前的二氧化钛的比表面积大于200m2/g.80℃下反应12h,制备的二氧化钛中出现了棒状的结构.以壳聚糖和CT AB为混合模板剂制备的二氧化钛比表面积为393.65m2/g,而以壳聚糖为模板剂制备二氧化钛比表面积达到432.36m2/ g.参 考 文 献:[1]单凤君,高 杰.溶胶-凝胶法制备纳米Ti O2粉体分散性的研究[J].化学与生物工程,2004(4):25226. [2] Chen Xiaobo,Sa muel S.Synthesis of titaniu m di oxide(Ti O2)nanomaterials[J].Nanosci Nanotechnol,2006(6):9062925.[3] 李 静,张培新,周晓明,等.纳米二氧化钛制备技术进展及表征[J].材料导报,2004,18(2):70272.[4] 魏绍东.溶胶-凝胶法制备纳米Ti O2技术的研究进展[J].材料导报,2004,18(2):50253.[5] 胡 娟,邓建刚,何水样,等.纳米级二氧化钛制备方法的比较研究[J].材料科学与工程,2001,19(4):71274.[6] 王祖鹓,张凤宝,夏宝林.Ti O2超细粒子的微乳法制备、表征及性能研究[J].精细化工,2004,21(4):2532257.[7] Kolen’ko Y V,Kovnir K A,Gavril ov A I,et al.Hydr o2ther mal synthesis and characterizati on of nanor ods of vari2ous titanates and titaniu m di oxide[J].J Phys Che m B,2006,110:403024034.[8] Yu J iaguo,Yu Huogen,Cheng Bei,et al.Preparati on andphot ocatalytic activity of mes opor ous anatase Ti O2nanofi2bers by a hydr other mal method[J].Journal of Phot ochem2istry and Phot obi ol ogy A:Che m istry,2006,182(2):1212127.[9] Tsai Chien2cheng,N ian Jun2nan,Teng H sisheng.M es o2por ous nanotube aggregates obtained fr om hydr other mallytreating Ti O2with NaO[J].App lied Surface Science,2006,253:189821902.(上接第66页)基材复合后,水化过程温度测试表明:储能颗粒的加入,能明显的降低水化温度峰值和延缓温度峰值的出现时间,对减轻石膏水化过程中产生的温度对制品的不良影响具有良好的效果;储能密度和储热特性测试结果表明,储能颗粒的加入能明显提高石膏板的储能密度,延长储能材料的储热时间,对空调制冷建筑物有积极作用.该相变储能复合材料制备工艺过程简便,生产成本低,适宜于工业化大规模生产,对推动相变储能材料在建筑领域的应用具有积极意义.参 考 文 献:[1]Cart w right D Kelly B ryant,Yv onne G,Colvin David P.U se of m icr oPC M s in agricultural app licati ons[J].Ameri2can S ociety of Mechanical Engineers,1999,44:2412249.[2] HawladerM N A,Uddin M S,Zhu H J.Preparati on andevaluati on of a novel s olar st orage material:m icr oencap su2lated paraffin[J].I nternati onal Journal of Solar Energy,2000,20(4):2272238.[3] 方贵银,李 辉.具有蓄能功能的建筑墙体材料研究[J].能源研究与利用,2004(1):45247.[4] Chahr oudi D.Devel opment of ther mocrete heat st oragematerials[C]//Pr oceedings of the I nternati onal Solar En2ergy Congress.Ne w Delhi I ndia:Ne w Delhi Press,1978.[5] 叶 宏,程丹鹏,葛新石,等.定形相变储能式地板辐射采暖系统数值模拟的实验验证及参数分析[J].太阳能学报,2004,25(2):1892194.[6] 张东周,剑 敏,吴科如,等.相变储能混凝土制备方法及其储能行为研究[J].建筑材料学报,2003,12:3742380. [7] 陈 燕,岳文海,董若兰.石膏建筑材料[M].北京:中国建材工业出版社;2003.・48・ 天 津 理 工 大 学 学 报 第24卷 第3期。

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

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。

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究_宁成云

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究_宁成云

第22卷第1期2010年1月化学研究与应用C h e m i c a l R e s e a r c h a n d A p p l i c a t i o n V o l .22,N o .1J a n .,2010收稿日期:2009-02-25;修回日期:2009-06-20基金项目:国家自然科学基金项目((50502015,50872035)资助联系人简介:宁成云(1971-),男,副教授,硕士生导师,主要从事材料表面工程。

E m a i l :i m c y n i n g @s c u t .e d u .c n文章编号:1004-1656(2010)01-0014-04阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究宁成云1,3*,王玉强1,3,郑华德1,3,谭帼馨1,2,邓春林1,3,刘绪建1,3(1.华南理工大学材料科学与工程学院,广东 广州 510641;2.广东工业大学轻工化工学院应用化学系,广东 广州 510006;3.华南理工大学特种功能材料教育部重点实验室,广东 广州 510641)摘要:采用电化学阳极氧化法,将纯钛浸入H F 酸水溶液,在钛基体表面原位构建高度有序的二氧化钛纳米管阵列,探讨阳极氧化电压、电解液浓度和电解液温度等对二氧化钛纳米管阵列尺寸和形貌的影响。

通过S E M 、X R D 对二氧化钛纳米管阵列的结构特征进行表征,结果表明,不同的阳极氧化电压、电解液浓度和温度都将影响T i O 2纳米管阵列的尺寸和形貌,在阳极氧化电压为20V ,H F 电解液浓度为0.5%t 条件下,可制备出结构规整有序的T i O 2纳米管阵列。

关键词:纳米管阵列;电化学阳极氧化;浓度;电解液温度;表面形貌中图分类号:611.4 文献标识码:AS t u d y o np r e p a r a t i o n o f T i O 2na n o t ub e a r r a y s b y a n o d i z i n g p r oc e s s e s N I N GC h e n g -y u n 1,3*,W A N GY u -q i a n g 1,3,Z H E N GH u a -d e 1,3,T A NG u o -x i n 1,2,D E N GC h u n -l i n 1,3,L I UX u -j i a n1,3(1.C o l l e g e o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,S o u t hC h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,G u a n g z h o u 510641,C h i n a ;2.G u a n g d o n g U n i v e r S i t y o f T e c h n o l o g y ,G u a n g z h o u 510006,C h i n a ;3.T h e K e y L a b o r a t o r y o f S p e c i a l l y F u n c t i o n a l M a t e r i a l s (S o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ),M i n i s t r yo f E d u c a t i o n ,G u a n g z h o u 510641,C h i n a )A b s t r a c t :T i O 2na n o t ub e a r r a y s w e r e f a b r ic a t ed b y a n o d i c o x i d a t i o n o na p u re t i t a n i u m i nH Fa q u e o u s s o l u t i o n .I t w a s s t u d i e dt h a t t h e i nf l u e n c e s o f t h e p a r a m e t e r s f o r t h ep r e p a r a t i o no f t i t a n i an a n o t u b ea r r a y s o n t h e m i c r og r a p ho f th e m a t e ri a l ,s u c ha s a n o d i z i n g p o t e n t i a l ,c o n c e n t r a t i o na n dt e m p e r a t u r eo f t h ee l e c t r o l y t e .T h em i c r o s t r u c t u r e sa n d m o r p h o l o g i e so f t h eT i O 2n a n o t u b e sw e r e i n v e s t i g a t e db ys c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y (S E M)a n dX -r a yD i f f r a c t i o n (X R D ).T h er e s u l t ss h o w e d t h a tT i O 2n a n o t u b e s d i a m e t e r s a n dm o r p h o l o g i e s c h a n g e d b y a l t e r i n g o f a n o d i z i n g p o t e n t i a l ,c o n c e n t r a t i o na n d t e m p e r a t u r e o f t h e e l e c t r o l y t e .K e yw o r d s :n a n o t u b e a r r a y s ;a n o d i c o x i d a t i o n ;c o n c e n t r a t i o n ;t e m p e r a t u r e o f e l e c t r o l y t e ;m o r p h o l o g y纳米二氧化钛(T i O 2)是一种重要的无机功能材料,具有良好的光电、光敏、气敏、压敏等特性,在光催化降解污染物、各种传感器、、太阳能电池、生物体植入材料等高科技领域有重要的应用前景,已成为国内外竞相研究的热点[1-3]。

二氧化钛纳米带及其表面异质结构的制备与气敏性能研究的开题报告

二氧化钛纳米带及其表面异质结构的制备与气敏性能研究的开题报告

二氧化钛纳米带及其表面异质结构的制备与气敏性能研究
的开题报告
题目:二氧化钛纳米带及其表面异质结构的制备与气敏性能研究
一、研究背景及意义:
二氧化钛纳米材料因其优异的化学和物理性质,在光催化、储能、传感等领域有着广泛的应用前景。

其中,二氧化钛纳米带是一种具有高比表面积和一维结构的纳米
材料,因具有优异的光学、电学和光催化性能而备受关注。

在二氧化钛纳米带的表面
形成异质结构,可以进一步调控其物理性能,提高其气敏性能,具有重要的应用价值。

因此,开展二氧化钛纳米带及其表面异质结构的制备与气敏性能研究具有重要的科学
意义和应用价值。

二、研究内容:
1.采用水热法、溶胶-凝胶法、阳极氧化法等方法制备纯相和掺杂的二氧化钛纳
米带;
2.采用控制氧化还原条件、表面修饰、表面成核等方法形成异质结构,探究不同异质结构对二氧化钛纳米带光催化、气敏等性能的影响;
3.利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、光电流谱等表征手段对
二氧化钛纳米带及其异质结构进行表征;
4.研究二氧化钛纳米带及其异质结构的气敏特性,如响应时间、恢复时间、选择性等。

三、研究意义:
本次研究将探究利用不同方法制备纳米带和形成异质结构对二氧化钛纳米带的光催化和气敏性能的影响,为二氧化钛纳米带在光催化、气敏等领域中的应用提供了实
验数据和理论基础,具有较高的应用前景。

同时,通过该研究可以深入了解二氧化钛
纳米带及其表面异质结构的物理特性和化学反应机制,对这类纳米材料的制备和应用
有着重要的指导意义。

二氧化钛纳米线阵列

二氧化钛纳米线阵列

二氧化钛纳米线阵列二氧化钛纳米线阵列是一种新兴的纳米结构材料,由许多纳米尺寸的二氧化钛线构成的规则阵列组成。

它具有很多优异的物理和化学性质,被广泛研究和应用于许多领域,包括光电子器件、传感器、储能、光催化以及生物医学等。

下面将从制备、性质以及应用等方面详细介绍二氧化钛纳米线阵列。

首先,我们来了解一下二氧化钛纳米线阵列的制备方法。

最常见的制备方法是通过电化学沉积、溶胶凝胶、热氧化等方法来合成。

其中,电化学沉积法是一种简单且可控性较好的方法,通过在电解液中将金属钛在电势作用下沉积形成纳米线阵列。

溶胶凝胶法则是通过溶胶凝胶相变过程中的胶体自组装来形成纳米线阵列。

而热氧化法则是通过在高温下用金属钛蒸发沉积在基底上,然后在氧气氛围中进行热氧化反应来得到纳米线阵列。

二氧化钛纳米线阵列具有很多独特的物理和化学性质。

首先,由于其纳米尺寸的特点,二氧化钛纳米线阵列具有很大的比表面积。

这使得其具有优异的光电转换效率、光吸收能力和电子传输性能,使其在光电子器件和光催化等领域有着广泛的应用。

其次,二氧化钛纳米线阵列还具有优异的化学稳定性和导电性能,这使得它在传感器和储能领域有着重要的应用价值。

另外,二氧化钛纳米线阵列还具有可调控的带隙宽度和能带结构,这使得其在光催化和光电子器件等方面有着广泛的应用前景。

除了上述的制备方法和性质,二氧化钛纳米线阵列在各个领域都有广泛的应用。

首先,在光电子器件方面,二氧化钛纳米线阵列可以用于制备太阳能电池和光电探测器等器件,利用其优异的光电转换效率和光吸收能力来实现光电能量转换和信号检测。

其次,在传感器方面,二氧化钛纳米线阵列可以用于制备气体传感器、湿度传感器等,利用其优异的化学稳定性和导电性能来检测环境中的气体成分和湿度变化。

此外,在储能领域,二氧化钛纳米线阵列可以用于制备超级电容器和锂离子电池等电池储能器件,利用其优异的导电性能和储能性能来实现高性能的能量储存。

最后,二氧化钛纳米线阵列还在光催化和生物医学等方面也有着广泛的应用前景。

《2024年纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能》范文

《2024年纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能》范文

《纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展,纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域展现出巨大的应用潜力。

其中,纳米结构二氧化钛(TiO2)因其高光催化活性和优异的光电性能,已成为科研领域的热点。

本文旨在探讨纳米结构二氧化钛的可控制备方法,以及其在光催化和光电领域的应用性能。

二、纳米结构二氧化钛的可控制备1. 制备方法纳米结构二氧化钛的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等。

其中,溶胶-凝胶法因其操作简便、成本低廉等优点被广泛应用。

通过控制反应条件,如温度、浓度、pH值等,可以实现对二氧化钛纳米结构的可控制备。

2. 实验过程以溶胶-凝胶法为例,首先将钛醇盐或钛酸酯等前驱体溶解在有机溶剂中,形成均匀的溶液。

然后通过控制水解和缩聚反应的条件,得到具有特定结构的二氧化钛纳米材料。

最后通过热处理、煅烧等工艺,进一步提高二氧化钛的结晶度和纯度。

三、光催化性能1. 光催化原理纳米结构二氧化钛具有较高的光催化活性,其光催化原理主要涉及光的吸收、电子-空穴对的产生、电荷的分离与迁移以及表面反应等过程。

当二氧化钛受到光照时,其表面的光催化剂可以吸收光能并产生电子-空穴对。

这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力,可以与吸附在催化剂表面的物质发生反应,从而实现光催化过程。

2. 光催化应用纳米结构二氧化钛的光催化性能在环保、能源、医疗等领域具有广泛的应用。

例如,在环保领域,二氧化钛可应用于废水处理、空气净化等方面;在能源领域,可应用于太阳能电池、光解水制氢等方面;在医疗领域,可应用于抗菌、抗癌等方面。

四、光电性能纳米结构二氧化钛具有优异的光电性能,主要表现在其光电转换效率和稳定性方面。

通过优化制备工艺和掺杂改性等方法,可以提高二氧化钛的光电性能。

例如,通过掺杂金属或非金属元素,可以改善二氧化钛的导电性能和可见光响应范围,从而提高其光电转换效率。

此外,纳米结构二氧化钛还可应用于光电传感器、光电器件等领域。

二氧化钛纳米管气敏特性的研究的开题报告

二氧化钛纳米管气敏特性的研究的开题报告

二氧化钛纳米管气敏特性的研究的开题报告题目:二氧化钛纳米管气敏特性的研究一、研究背景和意义近年来,随着纳米技术的快速发展,纳米材料的气敏特性引起了广泛关注。

二氧化钛纳米管作为一种具有良好氧化还原性和传输性能的纳米材料,具有很强的气敏特性。

因此,对于二氧化钛纳米管的气敏特性进行研究,不仅有助于深入了解其电子传输机制,同时还有望为该材料的应用提供理论基础和实验支持。

二、研究思路本研究将采用化学气相沉积法制备二氧化钛纳米管,并采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段对其进行表征,从而探究其物理化学性质。

同时,利用电化学工作站对二氧化钛纳米管进行表面修饰,并采用室温下的气敏测试系统对其气敏特性进行评价。

最后,结合以上结果,分析和讨论二氧化钛纳米管的气敏特性及其影响因素。

三、预期成果本研究的预期成果包括:1、成功制备出具有高纯度和良好晶体性的二氧化钛纳米管;2、系统评价二氧化钛纳米管的气敏特性,并深入分析其影响因素;3、挖掘二氧化钛纳米管的气敏机制与电子传输机制,为其应用提供理论基础和实验支持。

四、拟采取的研究方法1、化学气相沉积法制备二氧化钛纳米管,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段进行表征;2、利用电化学工作站对二氧化钛纳米管进行表面修饰;3、采用室温下的气敏测试系统对其气敏特性进行评价;4、分析和讨论二氧化钛纳米管的气敏特性及其影响因素,挖掘其气敏机制与电子传输机制。

五、研究进度安排第一年:了解二氧化钛纳米管的基本知识,研究相关文献,完成纳米管的制备及表征工作。

第二年:对二氧化钛纳米管进行表面修饰,完成气敏测试工作,并初步分析二氧化钛纳米管的气敏特性及其影响因素。

第三年:进一步深入分析二氧化钛纳米管的气敏机制和电子传输机制,完成论文撰写和论文答辩。

自组织tio2纳米管阵列的制备及形成机理

自组织tio2纳米管阵列的制备及形成机理

自组织tio2纳米管阵列的制备及形成机理
近年来,由于它良好的生物相容性,纳米TIO2管阵列(nanotube arrays,NTA)的应用在多个领域大大增加,如生物传感,能量元件和材料等。

在最近的一项研究中,科学家们报道了一种自组织、简便且性能优异的TIO2纳米管阵列製備。

这种製備方法使用了快速冷萃取(rapid quenching),即以可控方式在短暂时
间内将反应体系的温度从室温迅速降至较冷的温度。

TIO2纳米管阵列由以硅氧烷(SiO2)为支架的二氧化钛(TiO2)纳米管所组成,其管径约为5-20纳米。

实验表明,快速冷萃取技术可以保持原始溶液的稳定性,同时快速改变反应体系的状态,确保不超过某种温度,促使TIO2纳米管在可预测的时间节点凝结成纳
米管阵列。

此外,由于晶体缺陷的存在,当原料溶液中含有氧。

二氧化钛纳米管的制备及气敏性研究的开题报告

二氧化钛纳米管的制备及气敏性研究的开题报告

二氧化钛纳米管的制备及气敏性研究的开题报告一、研究背景及意义气敏传感器是一种能够检测气体种类、浓度及温度等参数的电化学检测系统。

其中,以二氧化钛纳米管材料为敏感材料的气敏传感器因具有高灵敏度、高选择性和成本低廉等优点,受到了广泛的关注。

然而,二氧化钛纳米管在制备过程中存在着较大的技术难度,且其气敏性能也难以达到理想状态,因此需要进一步的研究。

二、研究目的本研究旨在探究二氧化钛纳米管的制备方法,分析不同制备条件对其形貌和结构的影响,并研究其在气敏传感器中的应用,探索提高其气敏性能的方法。

三、研究内容1. 二氧化钛纳米管的制备方法通过文献综述和实验对比分析,探索二氧化钛纳米管的制备方法,比较各种制备条件的优缺点,选择合适的制备方法。

2. 形貌与结构的表征采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对制备的二氧化钛纳米管进行形貌和结构的表征,分析不同制备条件对其形貌和结构的影响。

3. 气敏传感器的制备与性能测试将制备好的二氧化钛纳米管应用于气敏传感器中,通过实验测试其气敏性能,分析不同工艺和材料条件对其气敏性的影响,探索提高其气敏性能的方法。

四、研究意义1. 探索高灵敏、高选择的二氧化钛纳米管气敏传感器的制备方法,为气敏传感器领域的研究提供参考。

2. 研究二氧化钛纳米管的表征和气敏传感器的性能,深入分析二氧化钛纳米管在气敏传感器领域的应用前景。

3. 探索提高二氧化钛纳米管气敏传感器性能的方法,为提高气敏传感器的性能和应用范围提供依据和参考。

五、研究方法1. 研究方法:实验和文献综述。

2. 实验内容:(1)制备二氧化钛纳米管。

(2)表征二氧化钛纳米管的形貌和结构。

(3)制备气敏传感器,测试其气敏性能。

3. 文献综述:对二氧化钛纳米管的制备方法、表征方法、气敏传感器等文献进行综述和分析。

六、可行性分析通过对公开的文献和已有实验方案的分析后,证明了本研究的可行性。

同时,在相关领域具备较高的实验基础和丰富的经验,能够在规定时限内顺利完成研究任务。

TiO2纳米材料的制备及其乙醇气敏性能研究

TiO2纳米材料的制备及其乙醇气敏性能研究

TiO2纳米材料的制备及其乙醇气敏性能研究王浩浩;冯进良;孙铭;曹晨鸣;李世涛【摘要】以钛酸丁酯为实验原料,采用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛(TiO2)纳米材料.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料结构、形貌进行了表征.分析结果显示,制备的TiO2纳米材料尺寸均一,分散性较好.随着温度升高,TiO2由锐钛矿型逐渐向金红石型转变.将产物制成气敏元件,并对乙醇气体进行气敏性能测试.实验结果显示,当烧结温度为600℃,最佳工作温度为280℃时,该元件对500ppm 乙醇灵敏度为16.8,响应时间为14s,恢复时间为5s.【期刊名称】《长春理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(041)006【总页数】4页(P62-64,85)【关键词】溶胶-凝胶法;二氧化钛;乙醇;灵敏度【作者】王浩浩;冯进良;孙铭;曹晨鸣;李世涛【作者单位】长春理工大学光电工程学院,长春 130022;长春理工大学光电工程学院,长春 130022;吉林省高速公路管理局梅河分局,梅河口 135000;长春理工大学光电工程学院,长春 130022;长春理工大学光电工程学院,长春 130022【正文语种】中文【中图分类】TB383乙醇俗称酒精,在国防、农业、工业等领域应用广泛,但其在常温常压下易燃易挥发,所以检测乙醇浓度十分重要[1]。

半导体式乙醇气体传感器制备简单,灵敏度高因而应用较广。

纳米TiO2作为一种N型半导体材料,具有较大的比表面积,因其制备简单、无毒无害且化学性质稳定[2,3],在气敏传感器方面得到了广泛的开发和应用。

目前TiO2纳米材料的制备主要分为气相法、固相法和液相法。

气相法制备的纳米材料具有纯度高、尺寸小且团聚少等优点,但其产率低、能耗大、成本高;固相法制备纳米材料工艺简单、成本低、产率大,但在制备过程中容易掺入杂质,颗粒不均匀且粒径大;而液相法制备纳米材料操作简单、成本低、污染小,所制备的纳米材料纯度高,且粒径均匀因而应用更为广泛。

一维二氧化钛阵列的制备及性能研究的开题报告

一维二氧化钛阵列的制备及性能研究的开题报告

一维二氧化钛阵列的制备及性能研究的开题报告题目:一维二氧化钛阵列的制备及性能研究一、研究背景及意义二氧化钛是一种重要的光电微电子材料,具有较高的光催化、光照度、光导电和光伏等性质,被广泛应用于太阳能电池、氧化还原催化剂、传感器等领域。

在现有的二氧化钛制备技术中,制备一维二氧化钛阵列是一种新型的制备方法,该方法可以制备出具有高响应度、高稳定性、高可见光催化活性等优点的材料。

目前,人们已经开始探索一维二氧化钛阵列的制备及其性能研究。

因此,本研究将从一维二氧化钛阵列的制备方法、阵列形态与结构、光催化活性等方面进行研究,探究一维二氧化钛阵列的制备及其性能研究。

二、研究内容1. 一维二氧化钛阵列的制备方法研究。

本研究将探究制备一维二氧化钛阵列的方法,包括溶胶-凝胶法、离子交换法、水热法等,以及它们的优缺点分析。

2. 一维二氧化钛阵列的形态与结构分析。

采用扫描电镜、透射电镜等分析方法,分别分析一维二氧化钛阵列的形态和结构,并探讨其对材料性能的影响。

3. 一维二氧化钛阵列的光催化活性研究。

采用紫外-可见分光光度计、电化学工作站等技术,测定一维二氧化钛阵列的光催化活性,并探究其与形态与结构等因素的关系。

三、研究方法1. 制备一维二氧化钛阵列。

采用溶胶-凝胶法、离子交换法、水热法等方法制备一维二氧化钛阵列。

2. 测试样品形态和结构。

采用扫描电镜、透射电镜等技术测定样品的形态和结构。

3. 测试样品光催化活性。

采用紫外-可见分光光度计和电化学工作站等技术测定样品的光催化活性,并分析活性变化的原因。

四、预期结果本研究将获得以下预期结果:1. 制备出一维二氧化钛阵列材料,并优化制备方法,提高制备效率。

2. 通过形态和结构分析,深入了解一维二氧化钛阵列的结构特征,分析其对材料性能的影响。

3. 系统地研究了一维二氧化钛阵列的光催化活性,并探索了其与形态、结构等因素的关系,为材料应用提供了有效的参考和引导。

五、研究意义本研究对于提高一维二氧化钛阵列的制备效率和提高材料性能、发展二氧化钛材料的应用具有重要的意义。

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

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。

纳米结构形貌二氧化钛的制备及其气敏响应

纳米结构形貌二氧化钛的制备及其气敏响应

文章编号 : 10 .7 12 0 ) 0 1 3 (0 7增刊.6 20 9 2 7 .3
1 引

2 实
21 原 .


随着环境保护和环 境治理的 日益 迫切 , 别是为 了 特 应付国际恐怖主义和对付化 学武器 的攻击 , 究和开发 研 高灵敏度的化学传感器 已是一个迫切 的任务[4 11 -。 当前 ,世界 各国正 在积 极发展探测“ 化学 毒气和有 机挥发气 氛” 】 验室正在研 制便携式化 学毒气探测 系统 的嗅探器 , 以色
维普资讯




20 年增刊 ( ) 07 3 卷 8
纳 米结构形貌二氧 化钛 的制备及其气敏 响应
朱 涛,刘爱云 ,张建芹,杜华太,马兴法
( 山东非金属材料研究所 ,山东 济 南 2 0 3 ) 50 1 摘 要 :为获得 高灵敏度 的纳米结构感知 元件 , 二氧 对 制得 了泡沫状 的 TO 传感器阵列 ,显示 出高的气 敏性; i2 K o a 等 人 【 采用 电化 学 方法 制 得 了纳米 管 状 的 .G p l 】 训 TO 传感器 阵列 ,显示 出优异 的气敏 响应性 能。 i2 为获得室温敏感 、快速 响应 的化学传感器 , 我们 曾 对酞菁、卟啉类 等化合物进行 了氟代 改性,体现 出明显 的效果 【 1,为进 一步提 高其灵 敏度和响应 速度 ,我 】 5 1 们对导 电聚合物进行 了系列改性研究 ,通过掺杂、纳 米 结构 的调控 、有机. 无机 杂化 复合等技术途 径 ,取得 了
离 子水反 复洗涤 至中性后晾干备用 。
报警器 ,重量在 1磅左 右。美 国2 0 年报道 出采用有机 0 06 聚合物材 料制 得 的用于化 学 战争毒剂和 工业 毒气 监测 的微传感器 ,体积与普 通的计算器 差不多大 ,质量仅为 20 。 2 g 其它 西方 发达国家也积极 开发高灵敏度 的化学传

模板法制备二氧化钛纳米管阵列及其在锂离子电池中的应用研究

模板法制备二氧化钛纳米管阵列及其在锂离子电池中的应用研究

模板法制备二氧化钛纳米管阵列及其在锂离子电池中的应用研究本文旨在介绍一种模板法制备二氧化钛纳米管阵列的方法,并研究其在锂离子电池中的应用,下面将分为以下几个部分进行讲解。

一、研究背景锂离子电池是一种高效、环保、可再生的电池,已经广泛应用于电子产品、电动汽车和储能等领域。

为了提高锂离子电池的性能,人们对电极材料进行不断的优化。

二氧化钛是一种良好的锂离子电池负极材料,具有高比表面积、良好的化学稳定性和电化学活性等特点。

因此制备高性能的二氧化钛纳米管阵列材料成为人们共同关注的热点问题。

二、模板法制备二氧化钛纳米管阵列模板法是一种制备二氧化钛纳米管阵列的常用方法,主要步骤如下:1、制备模板:采用阳极氧化法在铝片表面形成一层氧化铝模板。

2、沉积二氧化钛:将模板在10 mM的钛酸四丁酯溶液中浸泡12 h,然后将模板在120℃下烘干1 h。

3、刻蚀模板:用5%氢氟酸溶液刻蚀铝模板,得到二氧化钛纳米管阵列。

制备的二氧化钛纳米管阵列的表征可以通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法进行,结果表明制备的二氧化钛纳米管阵列表面平整、管径均匀。

三、二氧化钛纳米管阵列在锂离子电池中的应用将制备的二氧化钛纳米管阵列用作锂离子电池负极材料,进行电化学性能测试。

测试条件为:电压范围0.01-3.0 V、扫描速率为0.1 mV/s。

测试结果表明,制备的二氧化钛纳米管阵列具有良好的电化学性能。

其首次放电容量为372.3 mAh/g,循环50次后仍能保持较高的容量,为290.4 mAh/g。

以上结果表明,制备的二氧化钛纳米管阵列具有优异的电化学性能,在锂离子电池中具有很好的应用前景。

四、结论本文成功地制备了一种二氧化钛纳米管阵列,通过其在锂离子电池中的电化学性能测试表明,该材料具有优异的性能,为锂离子电池的制备提供了一种新的选择。

总之,模板法制备二氧化钛纳米管阵列是一种有效的方法,通过对其电化学性能的测试,证明了其在锂离子电池中应用的潜力,未来将是锂离子电池负极材料的重要研究方向。

阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列及其表征

阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列及其表征

阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列及其表征一、实验目的1.掌握纳米管阵列的制备方法。

2.学习并了解阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列的原理及其表征。

二实验原理纳米二氧化钛是一种重要的无机功能材料,具有良好的光电、湿敏,气敏、压敏等特性,在传感器,光催化降解污染物、太阳能电池、生物医药等高科技领域有重要的应用前景,已成为国内外竞相研究的热点之一。

由于TiO2纳米管具有较大的比表面积、比管阵列、比表面能和较强的吸附能力,引起各国研究者的广泛关注。

TiO2纳米管的制备方法主要有化学处理法、模板法和阳极氧化法。

目前,越来越多的研究者将目光转向阳极氧化法制备TiO2纳米管。

与化学处理法相比,阳极氧化TiO2纳米管阵列具有操作简单、可控性好、纳米管排列紧密和不易脱落等优点。

室温下在1mol/L NaHSO4 + 01mol/L NaF溶液中用以10V电压阳极氧化钛时的电流-时间(I -t)曲线图如图41.1所示。

根据I -t曲线中的电流变化特征,可大致将整个氧化过程划分为三个阶段:(Ⅰ)初始氧化膜的形成阶段、(Ⅱ)多孔氧化膜形成的阶段、(Ⅲ)纳米管阵列的形成与稳定生长阶段。

在第Ⅰ阶段初期,主要发生如下三个反应:H2O →2H++O2_Ti—4e→Ti4+Ti4+ + 2O2_→TiO2施加电压的瞬间,阳极表面附近富集水电离产生的O2_。

同时,由于电阻电流较大,Ti 迅速溶解,产生大量的Ti4+。

溶解产生的Ti4+与O2_迅速反应,在阳极表面形成致密的高阻值的初始氧化膜,导致回路电流呈指数性快速下降。

初始氧化膜形成后O2_跨过电解液/氧化膜界面,在电场力的驱动下向基体迁移,在氧化膜/金属界面处与钛反应生成氧化物,实现场致氧化生长。

Ti + 2O2_→TiO2 + 4eTiO2形成反应可以写为:Ti + 2H2O→TiO2 +4H+ + 4e由于电场的极化作用消弱了氧化膜Ti-O键的结合力,导致与O2_键合的Ti4+越过氧化膜/电解液界面与F-结合变得容易,发生了场致溶解。

TiO2基纳米纤维的制备及其气敏性能研究的开题报告

TiO2基纳米纤维的制备及其气敏性能研究的开题报告

TiO2基纳米纤维的制备及其气敏性能研究的开题报告一、研究背景和意义氧化钛(TiO2)具有多种独特性质,如光催化性、高硬度、高耐热性、高化学稳定性等,因此在催化、电化学、光电等领域得到了广泛的应用。

而将TiO2制备成纤维状,则可以进一步增加其比表面积和表面能,并且纤维材料具有高度的柔性和可塑性,能够形成大面积、高通量的吸附、过滤、分离等功能材料。

此外,TiO2基材料自身具有一定的气敏性能,在气体环境传感器、空气治理等方面有着广泛的应用前景。

因此,研究TiO2基纳米纤维的制备及其气敏性能,对于拓展TiO2材料的应用范围、增强其性能和功能,有着十分重要的意义。

二、研究内容和目标本研究的主要内容是采用电纺法制备TiO2基纳米纤维,并通过气相沉积法制备出Pt纳米颗粒修饰的TiO2基纳米纤维。

利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和氮气吸附-脱附仪等手段对所制备的纳米纤维进行表征。

并研究纳米纤维在不同温度、不同气体环境下的气敏性能,以及Pt纳米颗粒修饰对纳米纤维气敏性能的影响。

研究目标是制备出具有良好气敏性能的TiO2基纳米纤维,揭示其气敏性能的影响因素,并探索Pt纳米颗粒修饰的纳米纤维在气敏性能方面的优化效果。

三、研究方法和技术路线本研究采用电纺法制备TiO2基纳米纤维,并通过气相沉积法制备出Pt纳米颗粒修饰的TiO2基纳米纤维。

其技术路线为:(1)准备电纺溶液:将所需的TiO2纳米颗粒溶解在混合溶剂中,并加入适量的聚合物,通过超声处理使其均匀分散。

(2)电纺制备纳米纤维:将准备好的电纺溶液注入电纺器,将纤维材料拉伸至所需形态。

(3)气相沉积Pt纳米颗粒:将电纺制备好的纳米纤维放置于热板上,通过气相沉积法将Pt纳米颗粒沉积在纳米纤维表面。

(4)表征并测试:利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和氮气吸附-脱附仪等手段对所制备的纳米纤维进行表征,并探究其气敏性能的影响因素。

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究本文研究了一种利用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的方法。

通过调节电解液的成分和电化学条件,制备了不同形貌和尺寸的二氧化钛纳米管阵列,并对其结构和光学性能进行了表征。

结果表明,所制备的二氧化钛纳米管阵列具有良好的结晶性、光学性能和稳定性,具有很大的应用潜力。

关键词:二氧化钛纳米管阵列,阳极氧化法,结构表征,光学性能引言:近年来,纳米技术的发展给材料科学带来了新的发展机遇。

二氧化钛是一种重要的功能材料,具有广泛的应用前景。

二氧化钛纳米管是一种新型的二氧化钛纳米结构,由于其独特的形貌和结构,具有许多特殊的物理和化学性质,已经成为研究的热点之一。

目前,制备二氧化钛纳米管阵列的方法主要有溶胶凝胶法、水热法、电化学合成法等。

其中,阳极氧化法是一种简单、可控性好、可扩展性强的制备方法,已经被广泛应用于制备纳米管和纳米线阵列等。

本文主要研究了一种利用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的方法。

通过调节电解液的成分和电化学条件,制备了不同形貌和尺寸的二氧化钛纳米管阵列,并对其结构和光学性能进行了表征。

实验:1. 材料和仪器所使用的材料有:二氧化钛粉末(99.9%,Aldrich)、氟化铵(NH4F,99%,Sigma-Aldrich)、乙二醇(C2H6O2,99.9%,Aldrich)、去离子水。

所使用的仪器有:扫描电镜(SEM,JSM-6700F)、透射电镜(TEM,JEM-2100)、X射线衍射仪(XRD,D8 Advance)、紫外-可见光谱仪(UV-Vis,Lambda 35)。

2. 制备二氧化钛纳米管阵列制备二氧化钛纳米管阵列的方法如下:首先将二氧化钛粉末加入去离子水中,搅拌均匀后制备成浓度为1.0 g/L的二氧化钛溶液。

然后将制备好的二氧化钛溶液倒入预先清洗好的电解槽中,电解槽中的电极分别为铂电极和铝电极。

电解液的成分为:0.05 mol/L的氟化铵和0.1 mol/L的乙二醇。

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

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。

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Chinese Science Bulletin© 2008 SCIENCE IN CHINA PRESSSpringer | | Chinese Science Bulletin | May 2008 | vol. 53 | no. 9 | 1352-1357Preparation and hydrogen gas sensitive characteristics of highly ordered titania nanotube arraysJI HuiMing †, LU HuiXiang, MA DongFang, YU JianJun & MA ShiCaiKey Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology of Ministry of Education, School of Materials of Tianjin University, Tianjin 300072, ChinaIn 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 anodiza-tion 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 re-sponse time and the recovery time at different temperatures.titanium dioxide, ordered nanotube arrays, preparation, hydrogen gas sensorTitanium dioxide is a versatile material for different ap-plications. It is used as heterogeneous catalyst, photo-catalyst in solar cells, gas sensors and white pigments (in paints, cosmetics, etc.). Also it has electronic and electrical applications in MOSFET (as a gate insulator) and varistors [1].Titanium dioxide is also a fascinating material from a surface science point of view. Properly made titania surfaces are very useful for different electronic applica-tions especially as gas sensors and solar cells [2]. The prime requirement for these important applications is high active surface area. Making nanosized material is a efficacious technique to increase the active surface area. The simplest approach to fabricate titania nanotubes is electrochemical anodic oxidation. Gong et al.[3] devel-oped uniformly oriented porous titania nanostructures by anodic oxidation of high purity titanium in hydrofluoric acid medium under potentiostatic bias.Titania has attracted much attention for its oxygensensing capability [4―6]. Furthermore, with proper ma- nipulation of the microstructure, crystalline phase and/or addition of proper impurities or surface functionalization titania can also be used as a reducing gas sensor [7,8].Hydrogen has numerous applications in industry,such as petroleum distillation, chemical production, cryogenic cooling, semiconductor manufacturing proc-esses, fuel cell technology, and rocket engines [9]. Its wide range of applications motivates our work on the development of highly sensitive, specific, robust, and affordable hydrogen sensors, enabling its safe and accu-rate use.1 Experimental1.1 Fabrication of the highly ordered titania nano-tube arraysIndustrial pure titanium foil was degreased by sonicating in acetone, ethanol and DI water, and dried in a nitrogen stream. The equipments of the electrochemical anodiza-tion are shown in Figure 1. Anodization experiments are commonly conducted with magnetic agitation of the electrolyte which reduces the thickness of the double layer at the metal/electrolyte interface, and ensures uni-form local current density and temperature over the TiReceived August 23, 2007; accepted December 18, 2007 doi: 10.1007/s11434-008-0120-0 †Corresponding author (email: jihuiming@ )JI HuiMing et al. Chinese Science Bulletin | May 2008 | vol. 53 | no. 9 | 1352-13571353A R T I C L E S M A T E R I A L S C H E M I S T R YFigure 1 A three-electrode electrochemical cell in which the Ti samples are anodized.electrode surface.The anodization was performed in a hydrofluoric acid-based electrolyte. The electrolyte concentration is 0.5%-2%, and electrolyte pH was adjusted by the addi-tion of sodium hydroxide, using a platinum foil cathode. Nanotube length and pore diameter changed depending on the electrolyte concentration (0.5%-2%), the ano-dization potential (5-40 V), and the time of anodization (3-60 min).After being annealed at 500℃in pure oxygen ambi-ent for 2 h, the titania nanotubes would present a gas sensitivity to hydrogen. The sensitivity was influenced by the testing temperature and the hydrogen concentra-tion.The crystalline phase and the nanotubes morphologies were clarified by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM).1.2 The sensitivity testing of the titania nanotube arrayThe equipments of sensitivity testing of the titania nanotube arrays are shown in Figure 2. Two spring- loaded parallel platinum foils 10 mm by 2 mm are usedas the electrodes, which are pressed on the nanotubes. The hydrogen gas was mixed in appropriate ratios with nitrogen to create the necessary test gas ambient.2 Results and discussion2.1 The effect of the voltage on the surface mor-phology of titania nanotube arraysFigure 3 is the SEM images of the surface morphologyof the titania nanotubes at 5, 10, 15, 20, 30, 40 V. The anodization was performed in an electrolyte medium of13 vol% acetic acid and 0.5 vol% hydrofluoric acid for30 min.The surface morphology of the titania nanotube ar-rays (Figure 3(a)) was similar to the spongy Al2O3 ob-tained by anodizing at 5 V, and the nanotubes were connected to each other via tube wall, presenting an in-ner diameter of~20 nm and wall thickness of ~8 nm. Each the nanotube did not have an intact pore wall, but one wall connecting to two pores. The pore diameter would increase with the increase of voltage. When the voltage was 10 V (Figure 3(b)), the shapes of nanotubes appeared in some areas and their pore diameter and wall thickness arrived at 30 nm and 12 nm, and the wall be-tween pore and pore began to separate. When the volt-age was 15 V, the shapes of nanotubes appeared in the whole area, and their pore diameter and wall thickness reached to 55 nm and 15 nm (Figure 3(c)). When the voltage was 20 V, the pore diameter became bigger and the structure of nanotubes would become more inde-pendent (Figure3 (d)). However, when the voltage got to30 V, the shapes of nanotubes would be destroyed, and the surface would become unsmooth (Figure 3(e)).Figure 2 The schematic representation of the experimental apparatus.1354JI HuiMing et al. Chinese Science Bulletin | May 2008 | vol. 53 | no. 9 | 1352-1357Figure 3 SEM top-view images of titanium oxide films anodized at different voltages: (a) 5 V; (b) 10 V; (c) 15 V; (d) 20 V; (e) 30 V; (f) 40 V .When at 40 V, the whole surface would become unor-dered, we could hardly see the pore (Figure 3(f)).The curves of pore diameter and wall thickness of ti-tania nanotubes against anodized voltage can be seen in Figure 4. We can find that the wall thickness increases linearly with the increase of voltage, and the pore di-ameter increases slowly when voltage ranges from 5 to 10 V, and then increases quickly.Thus it can be seen that the voltage is important to the surface morphology of the titania nanotubes, and we can prepare titania nanotubes at proper voltage.2.2 The effect of the reaction time on the surface morphology of the titania nanotubesFigure 5 shows SEM images of surface structures ano-dized for 3 min, 30 min and 1 h, in an electrolyte me-dium of 1 wt% hydrofluoric acid at 20 V. After reacting for 3 min (Figure 5(a)), some parts of the titania nano-tubes appeared to be illegibility, and some parts of theFigure 4 Pore diameter and wall thickness of titania nanotubes against anodized voltages.surface were still covered with oxidation layers. After 30 min, ordered shapes appeared independently in the whole area (Figure 5(b)). The side elevation of theJI HuiMing et al. Chinese Science Bulletin | May 2008 | vol. 53 | no. 9 | 1352-13571355A R T I C L E SM A T E R I A L S C H E M I S T R YFigure 5 SEM images of surface structures obtained at different time: (a) 3 min; (b) 30 min; (c) 1 h. (d) Side elevation of nanotube obtained at 30 min.nanotubes is shown in (Figure 5(d)), and the pore di-ameter had a little change, indicating that anodizing time had a little influence on pore diameter. When reaching to 1 h, we can see that the surface became complexity and ordered tube shapes had been destroyed (Figure 5(c)). Comparing Figure 5(b) with Figure 5(c), we can evidently find that the pore diameter decreased to some degree.2.3 The effect of the electrolyte concentration on the surface morphology of the titania nanotubesFigure 6 shows SEM images of surface structures in electrolyte medium of 0.5, 1, 1.5, 2 wt% hydrofluoric acid anodized at 20 V for 3 min, respectively. We can find that the wall thickness and pore diameter changed little, so the electrolyte concentration had little influence on the surface morphology of the nanotubes, but some samples appeared hollow, due to the connection of de-stroyed tubes, when the concentration was higher. 2.4 The sensitivity of the titania nanotube arrays to hydrogen gasThe titania nanotube arrays used in sensitivity testing to hydrogen gas were prepared under an anodization po-tential of 20 V in an electrolyte medium of 13 vol% ace-tic acid and 0.5 vol% hydrofluoric acid for 30 min. The nanotubes were approximately 500―600 nm in length and presented a barrier layer with the wall thickness of 24 nm and the pore diameter of 82 nm.When exposing the titania nanotube arrays to hydro-gen gas at different testing temperatures, the resistance of the sample decreases obviously, and the resistance recovers completely after switching back to air from hydrogen ambient. From Figure 7, we can find that the initial resistance of the sample is different at different temperatures. When exposed to 1000 ppm H 2, the resis-tance of samples changed obviously.Table 1 shows the response time and the recovery time at different testing temperatures. We can find that the response time and recovery time of the titania nano-tubes range from 86 s and 268 s at 240℃ to 46 s and 93s at 300℃, respectively. The environment humidity and temperature were about 30% RH and 15℃, respec-tively.The titania nanotubes would present gas sensitivity only by heat treatment [10]. Figure 8 shows the XRD pat-terns of a typical sample obtained by anodizing and after annealing at 500℃ for 2 h in an oxygen atmosphere with heating and cooling rates of 3℃/min. We can find that anatase phase appears (A-anatase; T-Ti substrate) after heat treatment. Anatase, the polymorph of titania, has been reported to have high sensitivity towards reduc-ing gases like hydrogen and carbon monoxide [11―13]. As the diffusing hydrogen atoms go to the interstitial sites and as the c /a ratio of anatase is almost four times that of the normal rutile, it appears that anatase lattice accommodates hydrogen easily and hence has a greater1356JI HuiMing et al. Chinese Science Bulletin | May 2008 | vol. 53 | no. 9 | 1352-1357Figure 6 SEM images of surface structures obtained at different HF concentrations: (a) 0.5%; (b) 1%; (c) 1.5%; (d) 2%.Figure 7 Variation of the resistance of the sample with time when ex-posed to hydrogen gas at different temperatures.Table 1 Response and recovery time variation to hydrogen gas concen-trationsTesting temperatureResponse timeRecovery time240℃ 86 s 268 s 270℃ 52 s 157 s 300℃49 s93 scontribution to hydrogen sensitivity.When the TiO 2 is exposed to the air ambient, O 2 will be absorbed onto the surface of the material, forming physically absorbed oxygen (O 2 gas) and chemical oxy-gen(O 2ads −, O ads −, and O ads 2−)[14]. When the temperature islow, absorbed oxygen is mainly physical absorbed oxy-Figure 8 XRD patterns of the titania nanotubes after heat treatment.gen (O 2 gas) and will capture free electron from the-nanotube arrays, forming oxygen ions (O ads − and O ads 2−) with the temperature increasing [15]. When the temperature is above 450 K, the absorbed oxygen is mainly O ads −, the chemical reaction equation is as follows:O 2 + 2e −→2O ads −.When O 2 became O ads −, the surface of the sensitive ma-terial presented acceptor state, made the energy band bend up and formed Schottky barrier, creating an elec-tron depletion region and forming surface high resis-tance state, as a result, the resistance of the material in-creased [16]. When the nanotube arrays were exposed to the hydrogen gas at high temperature, the major processJI HuiMing et al. Chinese Science Bulletin | May 2008 | vol. 53 | no. 9 | 1352-1357 1357A R T I C L E Sbehind the interaction between the nanotubes and hy-drogen gas was the chemisorption of the dissociated hy-drogen on the titania surface. During chemisorption hy-drogen acted as a surface state and a partial charge transfer took place from hydrogen to the conduction band of titania. This created an electron accumulation layer on the nanotube surface, enhancing its electrical conductance. By removing the hydrogen ambient, elec-tron transfer got back to hydrogen and desorbed, thus restoring the original resistance of the nanotubes [17]. In addition, the special architecture of the nanotubes may enable dramatically improving the gas sensitivity. The titania tubes have nanosize and inside and outside surfaces. As a result, they can create two electron deple-tion regions when absorbing oxygen, thus the most volume of the inter-tubular region may experience high resistance, and the resistance will decrease obviously as the hydrogen gas is injected. 3 ConclusionsHighly ordered titania nanotube arrays were prepared by optimum technology. Titanium foil was anodic oxidation at 20 V in an electrolyte medium of 13 vol% acetic acid and 0.5 vol% hydrofluoric acid in 30 min, and then was annealed in an oxygen atmosphere at 500℃. Hydrogen gas sensitive characteristic were studied. The sensitivity of the titania nanotube arrays was influenced by the test-ing temperature. The response time and recovery time were also influenced by the testing temperature, and they decreased with increasing temperature, and at 300℃ the response time and the recovery time could get to 49 s and 93 s, respectively. We believe that the hydrogen gas chemisorption onto the titania surface where they act as electron donors was the main sensitive mechanism. In summary, titania nanotubes prepared using anodization can successfully be used as hydrogen gas sensors.1 Hazra S K, Tripathy S R, Alessandri I. Characterizations of poroustitania thin films produced by electrochemical etching. J Mater Sci Eng B, 2006,131: 135―141[DOI]2 Mor G K, Varghese O K, Paulose M, et al. A review on highly or-dered, vertically oriented TiO 2 nanotube arrays: Fabrication, material properties, and solar energy applications. J Sol Energy Mater. Sol Cells, 2006, 90: 2011―2075[DOI]3 Gong D, Grimes C A, Varghese O K, et al. Titanium oxide nanotubearrays prepared by anodic oxidation. J Mater Res, 2001, 16: 3331―3334[DOI]4 Xu Y L, Yao K, Zhou X H, et al. Platinum–titania oxygen sensors andtheir sensing mechanisms. J Sens Actuators B, 1993, 14(1-3): 492―494[DOI]5 Hasegawa S, Sasaki Y, Matsuhara S. Oxygen-sensing factor of TiO 2doped with metal ions. J Sens Actuators B,1993, 14(13): 509―510[DOI] 6 Rothschild A, Edelman F, Komem Y, et al. Sensing behavior of TiO 2thing films exposed to air at low temperatures. J Sens Actuators B, 2000, 67: 282―289[DOI]7 Ruiz A, Sakai G, Cornet A. Cr-doped TiO2 gas sensor for exhaustNO 2 monitoring. J Sens Actuators B, 2003, 93: 509―518[DOI] 8 Ruiz A, Dezanneau G, Arbiol J, et al. Study of the influence of Nbcontent and sintering temperature on TiO 2 sensing films. J Thin Solid Films, 2003, 436: 90―94[DOI]9 Bevenot X, Trouillet A, Veillas C, et al. Hydrogen leak detectionusing an optical fibre sensor for aerospace applications. Sens Actua-tors B, 2000, 67: 57―67[DOI]10 Varghese O K, Gong D, Paulose M, et al. Crystallization andhigh-temperature structural stability of titanium oxide nanotube arrays. J Mater Res, 2003,18: 156―165[DOI]11 Akbar S A, Younkman L B. Sensing mechanism of a carbon mon-oxide sensor based on anatase titania. J Electrochem Soc, 1997, 144: 1750―1753[DOI]12 Savage N O, Akbar S A, Dutta P K. Titanium dioxide based hightemperature carbon monoxide selective sensor. Sens Actuators B, 2001, 72: 239―248[DOI]13 Birkefeld L D, Azad A M, Akbar S A. Carbon monoxide and hydro-gen detection by anatase modification of titanium dioxide. J Am Ce-ram Soc, 1992, 75: 2964―2968[DOI]14 Madou M J, Morrison S R. Chemical Sensing with Solid State De-vices. New York: Academic Press, 198915 Xue X Y, Chen Y J, Wang Y G, et al. Synthesis and ethanol sensingproperties of ZnSnO3 nanowires. Appl Phys Lett, 2005, 86: 233101―233103[DOI]16 Gu Y F. Preparation and acetone sensitive properties of LaFeO 3-basedthin films by polymerizable complex method (in Chinese). Master Dissertation. Tianjin: Tianjin University, 200517 Varghese O K, Gong D W, Paulose M, et al. Hydrogen sensing usingtitania nanotubes. Sens Actuators B, 2003, 93: 338―344[DOI]。

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