FTO表面预处理对TiO2纳米棒阵列的形貌及光电性能的影响
FTO表面预处理对TiO2纳米棒阵列的形貌及光电性能的影响
【摘要】采用TiCl4水解法先对透明导电玻璃（FTO）进行表面预处理，形成一层薄的种子层，再用钛酸正四丁酯作为钛源在其上水热生长TiO2纳米棒阵列.用XRD和SEM表征了种子层和纳米棒阵列的晶型和微观形貌，用紫外-可见吸收光谱、电池的J-V曲线和阻抗谱对其光电性能进行了研究.发现纳米棒属于TiO2金红石相，种子层则是TiO2金红石相和锐钛矿相的混合相.不同浓度TiCl4溶液预处理过程对TiO2纳米棒阵列的形貌及光电性能都有明显影响.采用复合量子点敏化后组装成电池的效率先增大后减少，且在TiCl4溶液浓度为0.15M时电池效率最高，为1.51%，比没有进过预处理的电池高出30%.
【关键词】预处理；种子层；TiO2纳米棒；量子点；太阳能电池
0 引言
量子点敏化太阳能电池与传统硅基太阳能电池相比具有成本低、结构简单，稳定性高等优点，被视为最具潜力的第三代新型太阳能电池之一[1-3].理论上这种太阳能电池的光电转换效率可高达44%[4].TiO2是一种宽禁带（3.2eV）n-型半导体材料，近年来由于其在敏化太阳能电池光阳极中的广泛应用而备受关注[5-6].目前的光阳极普遍采用的是TiO2多孔膜，虽然它比表面积比较大，但光生电子在传输过程中会受到颗粒表面缺陷态能级的捕获和热释放的影响，使电子扩散系数小，复合率增加，限制了电池的转换效率[7].采用一维的TiO2纳米棒阵列来替代多孔膜，能够提供笔直的路径从而改善载流子的传输[8].目前合成有取向度或者无取向度TiO2纳米棒的方法有很多，包括水热法、模板法、高温化学气相沉积、表面活性自组装等等[9-12].其中水热法合成TiO2纳米棒阵列因其廉价和操作简单而被广泛应用.
对于采用水热法在FTO基底上制备TiO2纳米棒阵列来说，反应初期FTO 基底表面TiO2的成核密度对后期纳米棒阵列的生长形貌起着关键作用.另外，由于TiO2与FTO衬底之间还存在着晶格失配现象，在TiO2/FTO界面存在着的大量的界面态，可能成为光生电子-空穴对的复合中心，从而影响太阳能电池的性能.本文通过在TiO2纳米棒阵列与FTO基底之间引入TiO2种子层，提高水热反应中TiO2的成核密度，同时又可以有效改善TiO2/FTO界面之间的相容性，来提高纳米棒阵列的光电性能，并研究了不同种子层对TiO2纳米棒阵列形貌和光电性能的影响.
1 实验
1.1 种子层和纳米棒阵列的制备
先将FTO在去离子水、丙酮、丙醇体积比1：1：1的混合溶液中超声清洗60分钟，分别在0、0.05、0.10、0.15、0.20M的TiCl4水溶液中70℃下浸泡30分钟.取出洗净后在450℃下退火半小时，得到附有不同种子层FTO基片.在聚四
碳纳米管纳米材料的应用要点
碳纳米管及其复合材料在储能电池中的应用摘要碳纳米管具有良好的机械性能和导电性、高化学稳定性、大表面积以及独特的一维结构，选择合适的方法制备出碳纳米管复合材料，可以使其各种物理化学性能得到增强，因而在很多领域有着极大的应用前景，尤其是在储能电池中的应用。本文分析了碳纳米管及其复合材料的特点，总结了碳纳米管的储锂机理，对其发展趋势作了展望。 关键词碳纳米管复合材料储能电池应用 Abstract carb on nano tubes(CNTs) are nano meter-sized carb on materials with the characteristics of unique one-dimensional geometric structure large surface area high electrical conductivity，elevated mechanical strength and strong chemical inertn ess. Selecti ng appropriate methods to prepare carb on nano tube composites can enhance physical and chemical properties , and these composites have a great future in many areas especially in energy storage batteries . In this paper, based on the analysis and comparis on of the adva ntages and disadva ntages of carb on nano tube composites the enhan ceme nt mecha ni sms of the CNTs catalysts are in troduced. Afterwardthe lithium ion storage properties are summarized according to the preparation methods of composite materials. Finally, the prospects and challenge for these composite materials are also discussed. Keywords carb on nano tube; composite; en ergy storage batteries; applicati on 1引言 碳纳米管(CNTs)在2004年被人们发现，是一种具有特殊结构的一维量子材料,它 的径向尺寸可达到纳米级，轴向尺寸为微米级，管的两端一般都封口，因此它有很大的强度，同时巨大的长径比有望使其制作成韧性极好的碳纤维。碳纳米管由于其独特的一维纳米形貌被作为锂离子电池负极材料广泛研究，通过对碳纳米管进行剪切，官能化及掺杂等方法进行改性处理，能有效的减少碳纳米管的首次不可逆容量，增加可逆的储锂比容量。此外，碳纳米管的中空结构也成为抑制高容量金属及金属氧化物体积膨胀理想复合基体。本文中，我们研究了碳纳米管的储锂性能，考察了碳纳米管作为锡类复合材料基体，其内部限域空间对高容量金属及金属氧化物的储锂性能促进的具体原因。该研究结果为碳纳米管以及其他具有限域空间的结构在锂离子电池中的应用提供了参考。 2碳纳米管的储锂机理和应用 相比广泛应用的石墨类材料，碳纳米管在锂离子电池负极材料中有其独特的应用优势。首先，碳纳米管的尺寸在纳米级，管内及间隙空间也都处于纳米尺寸级，因而具有纳米材料的小尺寸效应，能有效的增加锂离子在化学电源中的反应活性空间；其次，碳纳米管的比表面积较大，能增加锂离子的反应活性位，并且随着碳纳米管的管径减小其表现出非化学平衡或整数配位数的化合价，储锂的容量增大；第三，碳纳米管具有良好的导
纳米二氧化钛的制备方法及形貌特征
纳米二氧化钛的制备方法及形貌特征 盛丽雯重庆交通大学应用化学08300221 摘要：纳米二氧化钛以其优异的性能成为半导体光催化剂的杰出代表，探寻优良的二氧化钛制备工艺有着重要的现实意义。本文主要介绍了近年来国内外纳米二氧化钛制备工艺的研究状况，根据反应体系的物理形态将制备工艺分成气相、液相、固相三大类进行阐述，在此基础上分析比较了不同制备工艺的优缺点，最后展望了今后的发展方向。 关键词：纳米二氧化钛、制备方法、形貌特征。 1 纳米二氧化钛的制备方法 1．1 气相法 气相水解法利用氮气、氧气或空气作载气，把TiC1 或钛醇盐蒸气和水蒸气分别导人反应器，进行瞬间混合快速水解反应。通过改变各种气体的停留时间、浓度、流速以及反应温度等来调节纳米TiO的晶型和粒径。该方法制得的产品纯度高、分散性好、表面活性大，操作温度较低，能耗小，且对材质纯度要求不是很高，可实现连续生产；但控制过程复杂，并且直接影响着产品的晶型和粒径。气相氧化法是以TiC1 为原料，氧气为氧源，氮气作为载气的氧化反应，反应经气、固分离后制得纳米TiO：。该法制得的产品纯度高、分散性好；但设备结构复杂，材料要求耐高温、耐腐蚀，自动化程度高，研究开发难度大。气相氢氧火焰法以TiC1 ，H2，O：为原料，将TiC1 气体在氢氧焰中(700～1 000℃)高温水解制得纳米TiO。产品一般是锐钛型和金红石型的混晶型，产品纯度高、粒径小、表面活性大、分散性好、团聚程度较小，自动化程度高；但所需温度高，对设备材质要求较高，对工艺参数控制要求精确。气相热解法以TiC1 为原料，在真空或原料惰性气氛下加热至所需温度后，导入反应气体，使之发生热分解反应，最后在反应区沉积出纳米TiO。产品化学活性高、分散性好，可以通过控制反应气体的浓度和炉温来控制纳米TiO的粒径分布；但投资大、成本高。 1．2 液相法 溶胶一凝胶法以钛醇盐Ti(OR) 为原料，经水解与缩聚过程而逐渐凝胶化，再经低温干燥、烧结处理即可得到纳米TiO粒子。该法制得的产品纯度高、粒径小、尺寸均匀、干燥后颗粒自身的烧结温度低；但原料价格昂贵、生产成本高，凝胶颗粒之间烧结性差，产物干燥时收缩大。化学沉淀法将沉淀剂加入TiOSO，H TiO，或TiC1 溶液中，沉淀后进行热处理。该法工艺过程简单，易工业化，但易引入杂质，粒度不易控制，产物损失多。水解法以四氯化钛或钛醇盐为原料，经水解、中和、洗涤、烘干和焙烧制得纳米TiO。该法制得的产品纯度高、粒径均匀；但水解速度快、反应难控制、成本大、能耗高、难以工业化生产。水热法以TiOSO，TiC14或Ti(OR)4为原料，高温高压下在水溶液中合成纳米TiO。该法制得的产品纯度高、粒径分布窄、晶型好；但对设备要求高、能耗较大、操作复杂、成本偏高。在综合对比研究了纳米二氧化钛的各种制备方法后，提出了利用偏钛酸原料廉价易得的特点，简化工艺过程，采用化学沉淀法来制备纳米TiO的工艺方案，并进行了长时间的中试，现就该工艺的特点及中试过程中所遇到的问题进行阐述。 1 气相法制备二氧化钛 气相法一般是通过一些特定的手段先将反应前体气化，使其在气相条件下发生物理或化学变化，然后在冷却过程中成核、生长，最后形成纳米TiO2颗粒。 1.1 化学气相沉积法
二氧化钛纳米阵列的制备及其气敏性能研究
Chinese Science Bulletin ? 2008 SCIENCE IN CHINA PRESS Springer https://www.360docs.net/doc/8610107247.html, | https://www.360docs.net/doc/8610107247.html, | https://www.360docs.net/doc/8610107247.html, Chinese Science Bulletin | May 2008 | vol. 53 | no. 9 | 1352-1357 Preparation and hydrogen gas sensitive characteristics of highly ordered titania nanotube arrays JI HuiMing ?, LU HuiXiang, MA DongFang, YU JianJun & MA ShiCai Key Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology of Ministry of Education, School of Materials of Tianjin University, Tianjin 300072, China In 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 sensor Titanium 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 oxygen sensing 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 Experimental 1.1 Fabrication of the highly ordered titania nano-tube arrays Industrial 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 Ti Received August 23, 2007; accepted December 18, 2007 doi: 10.1007/s11434-008-0120-0 ? Corresponding author (email: jihuiming@https://www.360docs.net/doc/8610107247.html, )
【CN109930134A】一种引入掩膜板制备二氧化钛纳米棒阵列的方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910319448.2 (22)申请日 2019.04.19 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南 路932号 (72)发明人 姜超 余延涛 王春齐 黄小忠 杜作娟 (74)专利代理机构 长沙永星专利商标事务所 (普通合伙) 43001 代理人 何方 (51)Int.Cl. C23C 18/06(2006.01) C23C 18/12(2006.01) C23C 28/00(2006.01) B82Y 40/00(2011.01) C23C 14/18(2006.01)C23C 14/24(2006.01) (54)发明名称一种引入掩膜板制备二氧化钛纳米棒阵列的方法(57)摘要本发明公开了一种引入掩膜板制备二氧化钛纳米棒阵列的方法，包括以下步骤：(1)将掩模板固定于基底材料表面，四周密封；(2)在基底上形成诱导层，然后去除掩模板；(3)将带图案诱导层的基底放入水热反应釜中，在水热反应中诱导生长与基底图案一致的二氧化钛纳米棒阵列；(4)对二氧化钛纳米棒阵列间隙进行选择性填充，采用真空蒸镀工艺，对二氧化钛纳米棒阵列制作上电极，得到用于传感器、能源存储单元或者电子电路的器件。本发明通过引入掩模板，生长导电诱导层，从而控制二氧化钛纳米棒阵列的垂直生长，防止二氧化钛纳米棒发生倾斜和搭接，得到多种图案规则排布的阵列结构，满足能源存储器件，特殊传感器和电子电路器件对二氧 化钛结构的质量要求。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109930134 A 2019.06.25 C N 109930134 A
用水量对溶胶-凝胶法制备氮掺杂纳米二氧化钛的影响
徐驰等：铜/钨酸锆功能梯度薄膜的热应力场特征有限元分析· 97 ·第38卷第1期 用水量对溶胶–凝胶法制备氮掺杂纳米二氧化钛的影响 胡裕龙1,2，刘宏芳1，郭兴蓬1 (1. 华中科技大学化学与化工学院，武汉 430074；2. 海军工程大学理学院，武汉 430033) 摘要：采用两种用水量的溶胶–凝胶工艺制备了氮掺杂二氧化钛(N-TiO2)纳米颗粒粉末，对样品进行了X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及紫外–可见漫反射谱分析，并以甲基橙的光催化降解实验研究了样品的可见光催化性能。结果表明：采用用水多的溶胶–凝胶工艺可获得可见光催化活性高的N-TiO2，且N-TiO2的颗粒粒径较小；由于溶胶中过量的N掺杂剂可在N-TiO2前驱体凝胶离心分离时被去除，可进行较低温度的煅烧，易于获得N掺杂浓度较高的N-TiO2。另外，采用用水多的工艺时，氮掺杂剂对TiO2颗粒的氮化及凝胶化过程也有很大的影响，有些含氮化合物作为掺杂剂可能会明显降低N-TiO2的可见光催化活性。 关键词：用水量；溶胶–凝胶法；氮掺杂；二氧化钛；可见光光催化活性 中图分类号：O643.1 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)01–0097–08 EFFECT OF WATER DOSAGE ON SYNTHESIS OF NITROGEN DOPED TITANIA NANOPARTICLES BY SOL–GEL METHOD HU Yulong1,2，LIU Hongfang1，GUO Xingpeng1 (1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074; 2. College of Science, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China) Abstract: Nitrogen doped titania (N-TiO2) nanoparticles were prepared by sol–gel processes at different water dosages. The particles obtained were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscope, X-ray photoelectron spectroscopy, and ultravio-let–visible diffuse reflectance spectrum. The visible light photocatalytic activities were evaluated by photocatalytic oxidation of methyl orange. It was found that N-TiO2 with a high visible light photocatalytic activity can be obtained by the sol–gel process at a great amount of water. When a great amount of water was used in the sol–gel process, the as-prepared N-TiO2 had smaller nanocrys-tallite grain size. Since the excess of nitrogen dopant in sol could be removed during the centrifugation process of N-TiO2 precursor gel, the calcination process could be performed at a lower temperature, which facilitates to obtain N-TiO2 at a high nitrogen doping level. Besides, the nitrogen dopant had an effect on nitridation reaction and gelation process of titania nanoparticles during the syn-thesis process at a great amount of water. Some compounds with nitrogen as dopant might depress a visible light photocatalytic activ-ity of the N-TiO2 nanoparticles. Key words: water dosage; sol–gel process; nitrogen doping; titania; visible light photocatalytic activity 溶胶–凝胶技术所需实验设备相对简单，实验条件较容易控制，被广泛用于制备纳米材料。溶胶–凝胶法制备N-TiO2时，通常是通过Ti前驱体水解获得TiO2纳米颗粒溶胶，然后再对TiO2纳米颗粒溶胶进行氮化处理并使溶胶凝胶化。在Ti前驱体水解时，有两种典型的工艺：一是用少量的水，H2O与Ti的摩尔比通常小于5；[1–3]另一种工艺是用较大量的水，典型的是Burda等[4–6]采用的工艺，H2O与Ti的摩尔比约为3000，采用该法制备的TiO2纳米颗粒溶胶进行氮化处理并使溶胶凝胶化后，可获得高的N掺杂浓度。由于目前还没有标准、统一的光催化活性的测试装置及方法，它们之 收稿日期：2009–07–20。修改稿收到日期：2009–10–12。 基金项目：材料化学与服役失效湖北省重点实验室开放基金(200802)和煤燃烧国家重点实验室开放课题(FSKLCC0809)资助项目。第一作者：胡裕龙(1973—)，男，博士研究生。 通讯作者：刘宏芳(1968—)，女，博士，教授。Received date:2009–07–20. Approved date: 2009–10–12. First author: HU Yulong (1973–), male, postgraduate student for doctor degree. E-mail: huyl1217@https://www.360docs.net/doc/8610107247.html, Correspondent author: LIU Hongfang (1968–), female, Ph.D., professor. E-mail: liuhf2003@https://www.360docs.net/doc/8610107247.html, 第38卷第1期2010年1月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 38，No. 1 January，2010
浅谈碳纳米管
浅谈碳纳米管 摘要：就对于碳纳米管的优良性质，以及将来在许多的领域的应用，不可避免的说到碳纳米管可能作为某些材料的替代产品，碳纳米管的缺陷和如何改进等问题。 关键词：碳纳米管优良性能 前言：随着科学技术的发展，很多材料和能源都已经快到达它们物理性能的极限了，由于人们对纳米材料的不断探索，终于发现了许多纳米材料所具有的其他材料没有的优良性能，那么我们就来浅谈谈碳纳米管为什么具有这么多的优良性能，和这些优良性能的前景。 正文：正如人们都知道的纳米材料由于具备尺寸小，比表面积大，表面能高等特点，表现出许多特有的物理效应如表面效应小尺寸效应，量子效应和介电限域效应等。从而使纳米材料具有传统材料所不具备的异或反常的物理特性。 碳纳米管由于由于其中碳原子采取SP2杂化，相比SP3杂化，SP2杂化中S轨道成分比较大，使碳纳米管具有高模量和高强度。从而使其表现出良好的力学性能，碳纳米管的抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。碳纳米管的导电性也是可观的，由于碳纳米管的碳原子之间构成六边形，必然就会有一个孤对电子环绕在每个碳原子周围，从
而使其有具有相当好的导电性。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当碳纳米管的管径大于6nm时，导电性能下降；当管径小于6nm时，碳纳米管可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。有报道有人通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性，尽管其超导转变温度只有1.5×10-4K，但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。当然碳纳米管也具有优良的导热性碳纳米管具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。其他性能，碳纳米管还具有光学和储氢等其他良好的性能,正是这些优良的性质使得碳纳米管被认为是理想的聚合物复合材料的增强材料。 对于碳纳米管的应用前景那是可观的，随着化石原料的逐渐枯竭，人们正在寻找清洁能源，目前被人们所看重的莫过于氢能和太阳能了。不管它们中的哪一种能源，目前都陷于瓶颈之中，氢能怎么制取，怎么存储到现在还是问题，至于太阳能我想不必多少，太阳能虽然总量巨大，但是利用率很低，至今还在探索，但是我想说碳纳米管的研究可能就可以解决这些问题，从而解决现在的能源危机。
碳纳米管阵列超双疏性质的发现_翟锦
碳纳米管阵列超双疏性质的发现 * 翟 锦 李欢军 李英顺 李书宏 江 雷 - (中国科学院化学研究所 北京 100080) 摘 要 用高温裂解酞菁金属络合物方法制备了几种具有不同形貌的阵列碳纳米管膜,并对其超疏水和超双疏性质进行了研究.对于具有均匀长度和外径的阵列碳纳米管膜,文章作者发现,在未经任何处理时,其表现出超疏水和超亲油性质,与水的接触角为15815?115b ,与油的接触角为0?110b .经氟化处理后,则表现出超双疏性质,与水和油的接触角分别为171?015b 和161?110b .对具有类荷叶结构的阵列碳纳米管膜,其表面形貌与荷叶的十分接近,且在未经任何处理时所表现出的超疏水性也与荷叶的非常接近,与水的接触角为166b ,滚动角为8b .这种超疏水和超双疏性质是由表面的纳米结构以及微米结构和纳米结构的结合产生的.这一发现为无氟超疏水表面P 界面材料的研究提供了新的思路. 关键词 阵列碳纳米管膜,超疏水,超双疏 DISC OVERY OF SUPER-AMPHIPHOBIC PROPERTIES OF ALIGNED CARBON NA NOTUBE FILMS Z HAI Jin LI Huan -Jun LI Ying -Shun LI Shu -Hong JI ANG Lei - (Institu te o f Che mistry ,Chin ese Aca de my o f Scien ces ,Be ijin g 100080,Ch ina ) Abstract Several kinds of aligned ca rbon nanotube(ACN T )films with different morphologie s were prepared by pyrolysis of me tal phthalocyanines.Supe r -hydrophobic and supe r -amphiphobic prope rties were studied in detail.The ACN T films with fairly uniform length and external diame ter sho wed supe r -hydrophobic and super -oileophilic prope r -ties,with contact angle s(CAs)of 15815?115b and 0?110b for wate r and rape seed oil respectively.After fluorina -tion trea tment,the se angles beca me 171?015b and 161?110b ,respec tively,showing both super -hydrophobic and super -oileophobic properties,typical of a super -a mphiphobic surface.For ACN T films wi th lotus -like structures,not only wa s the morphology close to tha t of lotus leave s,but their supe r -hydrophobic properties we re almost the same a-l so.The CA and sliding angle for wate r of this kind of films were 166b and 8b ,respectively.These super -hydrophobic and super -amphiphobic properties are caused by the nanostructures and the c ombina t ion of nanostructures and mic ro -structures on the surface.This discove ry may provide a ne w method to study supe r -hydrophobic surface P interface ma -terials without fluorine. Key words aligned c arbon nanotube films,super -hydrophobic,super -amphiphobic * 国家重点基础研究项目(批准号:G1999064504),国家自然科学 基金重大项目(批准号:29992530)2001-12-21收到 - 通讯联系人.E -mail:ji anglei@https://www.360docs.net/doc/8610107247.html, 在降雨之后的荷塘里,我们常常可以看到许多 水滴漂浮在荷叶上.这种现象是由于在荷叶的表面上有许多微小的乳突,这些乳突上含有疏水的蜡状物质,使得水滴不能渗入到荷叶中而引起的.这类疏水效果非常好的表面与水的接触角都比较大.最近,我们提出了双疏表面和超双疏表面的概念[1] ,即,既疏水又疏油的表面为双疏表面,而与水和油的接触角都大于150b 的表面为超双疏表面.超疏水和超双疏界面材料在工农业生产上和人们的日常生活中都有非常广阔的应用前景.例如,超疏水界面材料用在室外天线上,可以防积雪从而保证高质量地接收信 号;超双疏界面材料可涂在轮船的外壳和燃料储备箱上,可以达到防污、防腐的效果;在将它应用于石油管道的运输过程中,可以防止石油对管道壁粘附,从而减少运输过程中的损耗,并防止管道堵塞;将它用于水中运输工具或水下核潜艇上,可以减少水的阻力,提高行驶速度;用于微量注射器针尖上,可以完全消除昂贵的药品在针尖上的黏附及由此带来的
钛基阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列研究进展
二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二］日■Ｅ门－鲤ｗ困１’、’’。’——。。———————————－———————————————————————?————————————————————————－———————————?————————————?————————————————————————————————————?———————■■■●●■●■■●■■■■●■■■●■●ｌ———！———＝—二二！—ＪＬ一钛基阳极氧化法制备Ｔｉ０２纳米管阵列研究进展 雷建飞Ｌｚ，李伟善１。 （１．华南师范大学化学系，广东广州５１０００６；２．电化学储能与发电技术重点实验室，广东广州５１０６３１） 摘要：ＴｉＯ。纳米管阵列因具有独特的结构和优异的性能ｉｌｌｉ弓Ｉ起人们极大的关注，已成为纳米材料和光催化领域研究的热门课题。针对阳极氧化法，详细论述了Ｔ｝０２纳米管阵列的制备技术和形成机理，综述了其在光解水制氢、光催化降解污染物及染料敏化太阳电池等领域的应用进展。分析了目前存在的问题，并指出了今后研究的方向。 关键词：Ｔｉ０２纳米管阵列；制备；应用 中图分类号－：ＴＭ９１４．４文献标识码：Ａ文章编号：１００２－－０８７Ｘ（２００８）１２－０８７５－０５ ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｏｆＴｉ０２ｎａｎｏｔｕｂｅａｒｒａｙｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙ ａｎｏｄｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｎｔｉｔａｎｉｕｍｓｕｂｓｔｒａｔｅ ＬＥＩＪｉａｎ－ｆｅｉ“．ＬＩＷｅｉ—ｓｈａｈ１０ ｔ１．Ｄｃｐａｔ－ｔｍｃ＇ｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｌｖｅｒｓｉｔｙ，ＯｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０００６，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅａｎｄＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｎｍｎｇｚｈｏｕＣｍａｎｇｄｏｎｇ５１０６３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｉｔａｎｉａｎａｎｏｔｕｂｅａｒｒａｙｓｈａｖｅｄｒａｗｎｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｄｉｓｔｉｎｃｔｌＶｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｎｏｔａｂｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄｂｅｃｏｍｅａｐｏｐｕｌａｒｓｕｂｊｅｃｔｉｎｎａｎｏｍａｔｅｎａｌｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｆｉｅｌｄｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｎｏｄｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＴｉ０２ｎａｎｏｔｕｂｅａｒｒａｙｓｏｎｔｉｔａｎｉｕｍｓｕｂｓｔｒａｔｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙａｎｏｄｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．１１１ｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｉｔａｎｉａｎａｎｏｔｕｂｅａｒｒａｙｓｉｎｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｆｒｏｍｗａｔｅｒ。ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｐｅＩｉｕｔａｎｔｓａｎｄｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄｓｏｌａｒｃｅｌｌｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｉｔａｎｉａｎａｎｏｔｕｂｅａｒｒａｙｓｗｅｒｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｉ０２ｎａｎｏｔｕｂｅａｒｒａｙｓ；ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ １９７２年Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ和Ｈｏｎｄａ报道了受辐射的Ｔｉ０２表面 能持续发生水的分解反应，这一发现标志着光催化时代的开 始Ⅲ。此后，以ＴｉＯ：为代表的半导体光催化剂倍受人们关注， 从上世纪８０年代末开始，ＴｉＯ：作为一种禁带宽度（３．２ｅＶ） 合适的光催化剂得到了迅速发展，不同形状和尺寸的ＴｉＯ：纳 米材料，其制备、特性及应用性能已被深入研究，在光解水制 氢、光催化降解污染物和染料敏化太阳电池等领域具有广阔 的应用前景（图１）。其中ＴｉＯ：纳米管因其独特的结构，使它 其有更大的比表面积和更强的吸附能力，表现出更高的光催 化活性口１和光电转换效率［３１，成为纳米材料光催化领域研究的 热门课题。 目前ＴｉＯ，纳米管的制备方法主要有模板辅助合成法、水 热合成法和阳极氧化法。表Ｉ比较了三种制备方法。由表１可 知，前两种方法制备的ＴｉＯ：纳米管是一种分散状态，不能直 接固定在电极表面，且粉体Ｔｉ０２难以分离回收，使其在光催 收稿日期：２００８—０４—２１ 作者简介：雷建飞Ｉ１９７卜）。男。陕西省人。硕士研究生，主要研 究方向为电化学。 Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＬＥＩＪｉａｎ－ｆｅｉｆ１９７争一）。ｍａｌｅ，ｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｍａｓｔｅｒ， 联系人：李伟善。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｗｓｈ＠ｓｃｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ８７５ ｔ＿）每年报道的文献数量；（ｂ）不同领域的应用 图１．『帕：光催化剂研究迸展 Ｆｉｇ．１ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＴｉ０２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ ２００８．１２ＶＯＩ．３２ Ｎｏ．１２ 万方数据
纳米二氧化钛简介
纳米二氧化钛 一、简介 纳米二氧化钛是金红石型白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性。可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域，作为紫外线屏蔽剂，防止紫外 线的侵害。也可用于高档汽车面漆，具有随角异色效应。 纳米级二氧化钛，亦称钛白粉。物理性质为细小微粒，直径在100纳米以下，产品外 观为白色疏松粉末。具有抗线、抗菌、自洁净、抗老化性能，可用于化妆品、功能纤维、 塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。 纳米二氧化钛主要有两种结晶形态：锐钛型（Anatase）和金红石型（Rutile）。金 红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而致密，有较高的硬度、密度、介电常数及折射率，其遮盖力和着色力也较高。而锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧 化钛高，带蓝色色调，并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，光催化活性比金红石型高。在一定条件下，锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。 二、分类 1.按照晶型可分为:金红石型纳米钛白粉和锐钛型纳米钛白粉。 2.按照其表面特性可分为：亲水性纳米钛白粉和亲油性纳米钛白粉。 3.按照外观来分：有粉体和液体之分，粉体一般都是白色，液体有白色和半透明状。 三、功能 纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景。纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，所以被广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业、航天工业中、锂电池中。 1.、杀菌功能 在光线中紫外线的作用下长久杀菌。实验证明，以0.1mg/cm3浓度的锐钛型纳米TiO2可彻底地杀死恶性海拉细胞，而且随着超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催
硅胶负载氮掺杂二氧化钛的制备及性能的研究
硅胶负载氮掺杂二氧化钛的制备及性能研究 摘要: 利用溶胶-凝胶法，以硅胶为载体、以钛酸四丁酯为钛源、尿素为氮源制备了具有良好性能的“硅胶负载氮掺杂二氧化钛”( NTS) 光催化剂。考察主要硅胶目数对光催化活性的影响。结果表明，在氮投加量为 30%、钛硅比为 1/1、焙烧温度为 500 ℃的条件下，硅胶目数为120-200时制备的 NTS 具有最佳的光催化活性。氮掺杂二氧化钛( NT) 经硅胶负载后，其表面孔结构发生了变化，且热稳定性增加。亚甲基蓝降解实验表明: 与 T、NT 相比，NTS 体现出更高的光催化活性。 关键词: 光催化;TiO2; 氮掺杂; 硅胶;亚甲基蓝降解 The preparation of silica gel nitrogen doped TiO2 and performance research Tingwei Hu,Yang Yan,Lewei Wen,Jinlong Liu (Hubei institute for nationalities ,institute of chemical and environmental engineering ,hubei enshi ) Abstract: Using sol-gel method,silica gel as the carrier and tetrabutyl titanate as titanium source ;urea as nitrogen source was prepared with good performance of “silicon nitrogen doped TiO2 photocatalyst(NTS)”.Studying the effect of main silicon mesh optical catalytic activity.Results showed that the nitrogen additive amount was 30%,titanium silicon ratio of 1/1,calcination
纳米二氧化钛 简介
纳米二氧化钛 纳米二氧化钛，粉体作为化妆品的物理防晒添加剂，具有化学性质稳定、无刺激性、无致敏性、全面防护紫外线等优点。 Titanium dioxide is a light-sensitive semiconductor, and absorbs electromagnetic radiation in the near UV region. The energy diff erence between the valence and the conductivity bands in the solid state is 3.05 eV for rutile and 3.29 eV for anatase, corresponding to an absorption band at < 415 nm for rutile and < 385 nm for anatase。 简介 产品技术指标：TiO2%≥99.3% 粒径：15～50nm 物性数据 柔软，无嗅无味的白色粉末，遮盖力和着色力强，溶点1560～1580℃。不溶于水、稀无机酸、有机溶剂、油，微溶于碱，溶于浓硫酸。遇热变黄，冷却后又变白。 金红石型（R型）密度4.26g/cm3，折射率2.72。R型钛白粉具有较好的耐气候性、耐水性和不易变黄的特点，但白度稍差。 锐钛型（A型）密度3.84g/cm3，折射率2.55。A型钛白粉耐光性差，不耐风化，但白度较好。近年来发现纳米级超微细二氧化钛（通常为10～50 nm)具有半导体性质，并且具有高稳定性、高透明性、高活性和高分散性，无毒性和颜色效应。 概述： 纳米二氧化钛粉体作为化妆品的物理防晒添加剂，具有化学性质稳定、无刺激性、无致敏性、全面防护紫外线等优点。 纳米二氧化钛粒经约10-50nm，具有十分宝贵的光学性质。由于它的透明性和防紫外线能力高度统一，在防晒护肤、轿车面漆、高档涂料、油墨、塑料、精细陶瓷等方面获得了广泛的应用。同时它又是一种重要的半导体材料，各国都在投巨资争相研制，国际市场价20-25万元/吨。 纳米二氧化钛 一、纳米TiO2基本情况