染料敏化的TiO2纳米管薄膜的光电浸润性

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高 等 学 校 化 学 学 报
１ ２ 样 品制备 ．
室温下 ，在质量 分数 为 ０２ ％ 的 Ｎ ．５ Ｈ Ｆ乙二醇溶 液 中 ，以钛箔 为 阳极 ， 墨为 阴极 ， 石 采用 ６ 电 ０Ｖ 压 阳极氧化 ２ｈ 制备 ＴＯ ， ｉ 纳米 管 阵列 ， 然后 在 ４ ０℃下退 火 ０ ５ｈ ５ ． ，自然 冷却 至室温 ．取适 量 的 Ｎ ３染
润 性调控 更智 能 ， 更精 确 ．Ｃ ｉ ｈｏ ｕ等 通过 光 电协 同作 用在平 滑表 面实 现 了有 效 的表 面浸 润性 控制 ， 包
括液体的铺展 、 运动 、 分离和合并等． 但平滑表面为各向同性润湿 ， 不能有效地控制液体浸润铺展 ． Ｊ
Ｔａ ｉｎ等 报 道 了用 Ｚ Ｏ纳米 棒阵 列结构 作 为各 向异 性浸 润 的光导层 ， ｎ 在光 电协 同作 用下 ， 使液体 润湿
光、 电或热等外界激励条件可控制固体表面从超疏水状态转变为亲水状态ｌ Ｊ 单一激励作用下 的浸 １ ．
润性 控制 往往存 在 响应 速度 慢及控 制灵 活性 差等缺 点 ，同时 限制 了其 在复 杂条 件 下 的应用 ．为 了实 现
更为有效的浸润性控制 ， 多重激励作用之间的相互协同控制 ， 特别是光电协 同激励 的应用 ， 使表面浸
收稿 日期 ： ０ １３－３ ２ １４２２ ．
基金项 目： 国家 自然科学基金 （ 准号 ： ０７ ０ ０ 、 批 ２ ９ １ １ ） 高等学 校博士学科 点专项科研基 金（ 批准号 ： ０ ０ １２ ２０ １ 、 ２ １１０ １０ ５ ） 国家“ 九七 三” 计划项 目（ 批准号 ： ０ ０ Ｂ ３ ７０ 和中央高校基本科研业务费专项资金（ ２ １ Ｃ ９ ４０ ） 批准号 ： ＷＦ １２ １Ｂ ６ 资助． Ｙ ２０ ０ ２ １ ） 联系人简介 ： 范 翟 霞， ， 女 博士 ， 讲师 ， 主要从事光 电功能界面材料研究．Ｅｍ ｉ ｆ ｘ ＠ｂ ａ．ｄ ．ｎ — ａ ：ａ ｉ ｕａ ｅｕ ｅ ｌ ｎａ 锦， ， 女 博士 ， 教授 ， 士生导师 ， 博 主要从事光 电功能界面材料研究．Ｅｍ ｉ ｚａｉ＠ｂ ａ．ｄ ．ｎ — ａ ： ｈｉｎ ｕ ａｅｕ ｅ ｌ ｊ
ＬＴ ０ ０ ｏ ＬＩ 的 乙腈 溶液 （ ｉ 和 ． ２ｍ ｌ ： ／ 瑞士 Ｓ ｌ ｏ ｉ 公 司 ） 去离 子水 （ ｖ ７ ／ ，Ｍ ｌ— ｏａ ｎｘ ｒ ； Ｌ＝ ２ｍＮ ｍ） ｉｉ ｌＱ超纯水 ．
Ｈ １６ １Ｌ Ａ型直流稳压 电源 （ Ｂ ７０ Ｓ２ 上海美 田电器公 司） Ｏ Ａ ０型光 学视 频接触角仪 （ 国 Ｄ ｔ ； Ｃ２ 德 ａ． ａ ｐｙｉ 公 司 ） ｈｓ ｓ ｃ ；马弗 炉 （ 津市 中环 电炉 厂 ） Ｅ ￥ ０ 天 ；Ｓ Ｍ ４３０型 场 发射 扫 描 电子 显 微 镜 （ 日本 Ｈｔ ｈ 公 ｉｃｉ ａ 司） Ｕ３ １型紫外一 ； 一 ０ ０ 可见光谱仪 （ 日本 Ｈｔ ｈ 公司） Ｉ ６ 型阻抗分析仪 （ 国 Ｚｈｅ 公 司） Ｃ Ｈ ｉｃｉ ａ ；Ｍ ｅ 德 ａｎｒ ；Ｍ 一 ２０型太阳能模拟器（ ５ 北京奥博迪光电技术有限公 司） ．
范 霞 ， 娴 ，田东亮 ， 锦 ， 李 翟 江 雷
（ 北京航空航天大学化学与环境 学院 ， 北京 １０ ９ ） ０ １ １
摘要
采用阳极氧化法在钛箔表面制备 ＴＯ ｉ 纳米管阵列 ，并在其表 面修饰 Ｎ ３染料 （ ｕｈｎｕ ｙ ） Ｒ ｔｅｉｍ ｄｅ 作敏化
剂 ， 氟硅烷来提高表面疏水性 ， 得超疏水 薄膜．Ｓ Ｍ 测定结果 表 明，纳米 管薄膜 具有各 向异性 浸润结 用 获 Ｅ
Ｖｏ ． ２ １３ ２１ ０ １年 １ ２月
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ＣＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ Ｓ ＮＥ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＥＳ ＩＩ
Ｎｏ １ ．２
２ ６ ８ １～２ ６ ８ ４
染 料 敏化 的 ＴＯ 纳米 管薄 膜 的光 电浸 润 性 ｉ２
纳米棒的孔隙 ， 从而实现图案化浸润 ， 并可能用于液体复印． 要实现光电协同激励的各 向异性 浸润 ， 必须引入具有规整阵列结构的光导层． ｉ 带隙 ３２ｅ ） ＴＯ（ ． Ｖ 是重要 的光电功能材料 ， 用于 自清洁表面及 太阳能电池等领域一直是研究 的热点Ｅ ． ９ 本文制备了具有各 向异性浸润特性 的 ＴＯ 纳米管阵列薄 ｉ
关键词 ＴＯ 纳米管 ； ３染料 ； 电协 同 ； ｉ Ｎ 光 浸润性转变 ； 向异性 各 ０ ４ ６９ 文献标识码 Ａ 文章编号 ０ ５ －７ ０ ２ １ ）２２６ － ２ １０９ （０ １ １—８ １Ｏ ４ 中图分类号
固体 表面 的浸润 性控制 在药 物释 放 、激励 系统及 生物 分离 方 面表 现 出广 泛 的应用 前景 ．通过 施 加
１ 实验 部 分
１ １ 试 剂 与仪器 ．
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钛 箔 （ ｌ ｅａ 公 司 ， 度 ９ ． ％ ） Ａｆ Ａ ｓｒ ａ 纯 ９ ７ ；氟化铵 （ 汕头 市西 陇化工 厂有 限公 司 ， 析纯 ） 分 ；乙二醇 （ 北 京化工 厂 ， 析 纯 ） Ｎ 分 ； ３染料 （ 士 Ｓｌｒｎ 瑞 ｏ ｏｉ 司 ） ａ ｘ公 ；乙醇 （ 京化 工厂 ， 北 分析 纯 ） ；电解 质 ： ．２ｍ ｌＬ ００ ｏ ／
构 ，同时阳极氧化 的非均匀性增加 了表面的粗糙 度．ｕ — ｉ Ｖ Ｖｓ吸收光谱及 电化学 阻抗谱结 果表明 ，薄膜具有 优异 的光 电性能．通过施加超过一定阈值的 电压 ， 液滴在薄膜表面 由超疏水状态转变为亲水状态 ．利用光电 协 同激励作用时 ，阈值 电压 比单独使用 电激励时降低 了 １ 这是使用高效的 Ｎ ０Ｖ， ３染料光 电敏化层的结果．
膜 ， 用无 机钌染 料 Ｎ 并 ３敏 化 ，以提高光 导层 对可见 光 的响应 ．在较低 的光 电调 控 电压 下实 现薄膜 表面 浸润性 转 变 ， 讨 了通 过对 纳米 结构 光导层 的设计 和 电毛细 压力 的精确 控制来 实 现对 微小 尺度 液体 的 探
精确控制． 这将为该领域的研究提供有价值的借鉴．