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暴露高活性晶面的tio_2纳米管的制备及生物活性

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材料工程 2019年第4期47卷 97-104页

作者：权月尹杰王园园包斯元鲁雄冯波周杰西南交通大学材料科学与工程学院成都610031 西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室成都610031

采用多次阳极氧化技术,在金属钛表面制备(001)晶面族择优生长的tio_2纳米管阵列,研究电解液成分对锐钛矿tio_2不同晶面相对比例的影响并考察其生物学活性。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法分析纳米管阵列的形貌特征和晶体结构... 详细信息

采用多次阳极氧化技术,在金属钛表面制备(001)晶面族择优生长的tio_2纳米管阵列,研究电解液成分对锐钛矿tio_2不同晶面相对比例的影响并考察其生物学活性。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法分析纳米管阵列的形貌特征和晶体结构,通过生物矿化CaP盐的沉积和蛋白吸附实验评价样品晶面对生物活性的影响。结果表明:通过改变电解液中H_2O的含量,能够便捷调控锐钛矿tio_2纳米管中不同晶面的相对比例。当H_2O含量为2%(体积分数)时,制备得到的tio_2纳米管阵列(004)晶面的织构系数T_(c(004))可达4.76。而具有(001)优势晶面族的tio_2纳米管,在类人体环境中能够为生物矿化和蛋白吸附提供更多的活性位点,加速羟基磷灰石的沉积并增加蛋白吸附量,表现出更优异的生物学活性。

关键词： TiO2纳米管 (001)晶面生物矿化蛋白吸附

TiO2纳米管光阳极协同载铂石墨烯电阴极催化还原CO2

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太阳能学报 2018年第3期39卷 807-814页

作者：张梦孙胜程军玄晓旭周俊虎岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室杭州310027 华电电力科学研究院杭州310030

以载铂TiO2纳米管（Pt-TNT）为光阳极催化剂，以载铂石墨烯（Pt-RGO）为电阴极催化剂，将水分解与C02还原相结合，在双室反应器中将CO2转化为甲酸（HCOOH）和甲醇（CH3OH）等化工品。实验考察TiO2纳米管（TNT）制备过程中电解液、氧化... 详细信息

以载铂TiO2纳米管（Pt-TNT）为光阳极催化剂，以载铂石墨烯（Pt-RGO）为电阴极催化剂，将水分解与C02还原相结合，在双室反应器中将CO2转化为甲酸（HCOOH）和甲醇（CH3OH）等化工品。实验考察TiO2纳米管（TNT）制备过程中电解液、氧化电压、时间及热处理温度对TNT的影响，并通过恒电流电沉积进行载铂改性提高TNT光响应。通过乙二醇还原法制备了性能优良的Pt-RGO阴极催化剂，并通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）及原子力显微镜（AFM）等进行详细表征。TNT载铂后显著提高了系统光电性能和CO2还原效率，在阴极Pt-RGO催化作用下光电还原CO2还的碳原子转化率显著提高到1120nmol／（cm2·h）。

关键词：二氧化碳光电催化 TiO2纳米管载铂石墨烯

Pt修饰tio_2纳米管的接触势与光电性能

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高等学校化学学报 2018年第6期39卷 1152-1157页

作者：翁晴李静玲廖薇余华梁余巧莺福建工程学院生态环境与城市建设学院福州350108 闽江学院物理学与电子信息工程系福州350108

采用碱熔-水热法在常压下制备了Pt修饰tio_2复合纳米管(Pt-TNT),并对其微观组织形貌和性能进行了表征.结果表明,Pt-TNT主要由锐钛矿相和金红石相tio_2组成,铂和氧化铂(Pt,PtO,PtO_2,记作PtO_x^(δ+))分散在tio_2纳米管表面.Pt-TNT表面... 详细信息

采用碱熔-水热法在常压下制备了Pt修饰tio_2复合纳米管(Pt-TNT),并对其微观组织形貌和性能进行了表征.结果表明,Pt-TNT主要由锐钛矿相和金红石相tio_2组成,铂和氧化铂(Pt,PtO,PtO_2,记作PtO_x^(δ+))分散在tio_2纳米管表面.Pt-TNT表面接触势为PtO_x^(δ+)-锐钛矿-金红石-PtO_x^(δ+)类型,Pt-TNT比表面积(BET)由原料的9.0 m^2/g增至41 m^2/g,增加3.55倍.傅里叶变换红外(FTIR)光谱中1047与1641 cm^(-1)处的OH弯曲振动峰是由Pt-TNT样品表面吸附δ-H_2O所致.表面光电压分析显示tio_2表面光伏响应红移,在外电场作用下深能级上的束缚激子由带-带跃迁变为亚带隙跃迁.

关键词： Pt修饰 TiO2纳米管光电特性接触势

tio_2纳米管电子结构和光学性质的第一性原理研究

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物理学报 2014年第24期63卷 171-178页

作者：谢知程文旦福建农林大学机电工程学院福州350002 中国科学院福建物质结构研究所福州350002

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了小尺寸锐钛矿相(n,0)型Ti O2纳米管(D<16)的几何构型、电子结构和光学性质.结果表明:随着管径增大,体系单位Ti O2分子的形成能降低,体系趋于稳定;在管径14左右,(n,0)型Ti O2纳米管... 详细信息

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了小尺寸锐钛矿相(n,0)型Ti O2纳米管(D管径增大,体系单位Ti O2分子的形成能降低,体系趋于稳定;在管径14左右,(n,0)型Ti O2纳米管会发生一次构型的转变.能带分析显示,Ti O2纳米管的电子态比较局域化,小管径下(D2纳米管由直接带隙转变为间接带隙,并且带隙值随着管径的增大而增大,这是由于π轨道重叠效应的影响大于量子限域效应所导致的结果.两种效应的竞争,使得Ti O2纳米管的介电函数虚部ε2(ω)谱的峰值位置随管径增大既可能红移也可能蓝移,管径大于9(即(8,0)管)之后,Ti O2纳米管的光吸收会出现明显的增强.

关键词： TiO2纳米管第一性原理电子结构光学性质

阳极氧化工艺制备tio_2纳米管阵列及其碳包覆改性

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人工晶体学报 2015年第7期44卷 1812-1819页

作者：孔峻涵王永钱李印昌贾汉祥于梅花中国地质大学(武汉)材料与化学学院武汉430074 广西理工科学实验中心南宁530004

首先采用阳极氧化工艺制备了TiO2纳米管阵列,然后利用水热工艺对其进行C包覆改性,探讨了热处理温度、F-浓度、阳极氧化电压、阳极氧化时间等参数对TiO2纳米管阵列形貌及性能的影响,并初步研究了其生长机理。通过实验得到TiO2纳米管阵列... 详细信息

首先采用阳极氧化工艺制备了TiO2纳米管阵列,然后利用水热工艺对其进行C包覆改性,探讨了热处理温度、F-浓度、阳极氧化电压、阳极氧化时间等参数对TiO2纳米管阵列形貌及性能的影响,并初步研究了其生长机理。通过实验得到TiO2纳米管阵列的最佳制备条件:F-浓度0.5wt%;阳极氧化电压30V;阳极氧化时间1h;热处理温度450℃。C包覆改性后的TiO2纳米管阵列对可见光的吸收明显增强,尿素浓度为20wt%时制得的TiO2纳米管阵列对亚甲基蓝的光降解率高达92.7%,相较于未进行C包覆改性的TiO2纳米管阵列提高了7.9%,说明C包覆改性可以显著提高TiO2纳米管阵列的光催化性能。

关键词：阳极氧化 TiO2纳米管 C包覆

基于TiO2纳米管的半导体光催化技术在分解水制氢及锂—二氧化碳电池的应用研究

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基于TiO2纳米管的半导体光催化技术在分解水制氢及锂—二氧化碳电...

作者：丁亚亚广西师范大学

学位级别：硕士

目前,全球面临的能源和环境形势相当严峻。利用太阳能的光催化技术成为研究热点,广泛应用于光解水、燃料电池、光电探测、生物医学、降解有机物、锂电池等领域。tio作为光催化领域应用最广泛的半导体催化剂,具有无毒性、低成本、合适的... 详细信息

目前,全球面临的能源和环境形势相当严峻。利用太阳能的光催化技术成为研究热点,广泛应用于光解水、燃料电池、光电探测、生物医学、降解有机物、锂电池等领域。tio作为光催化领域应用最广泛的半导体催化剂,具有无毒性、低成本、合适的能带结构、化学稳定性好和光稳定性好等优点。然而,tio具有较宽的带隙能(3.0-3.2 e V),只能吸收波长小于380 nm的紫外光,极大限制了对太阳能的开发和利用。另外,纯tio的光生电子—空穴容易复合,降低了光电转换效率。为此,本论文针对tio半导体光生载流子易复合以及太阳光利用率低的问题,通过将tio与窄带隙半导体复合,提高半导体对可见光的吸收,同时通过构建界面异质结提高光生载流子分离和界面电荷转移,从而提高光电转换效率。具体研究工作如下:一、完全耗尽型双p-n异质结CuO/Ni(OH)/tio用于光催化分解水制氢的研究首先,采用水热法制备钛酸盐纳米管,再经400℃煅烧获得tio纳米棒;采用化学浸渍法在tio表面负载Ni(OH)纳米颗粒;最后采用超声辅助葡萄糖还原法在Ni(OH)/tio催化剂上负载CuO纳米颗粒,获得了双p-n型异质结CuO/Ni(OH)/tio半导体光催化剂。利用窄带隙半导体CuO复合,提高对可见光的吸收;利用Ni(OH)/tio和CuO/tio界面形成的完全耗尽型双p-n异质结提高光生载流子分离和界面电荷转移。将该光催化剂用于光催化分解水制氢,结果表明:在紫外-可见光辐照下CuO/Ni(OH)/tio的产氢速率高达6145μmol gh,分别是单p-n异质结Ni(OH)/tio和CuO/tio的1.9和2.7倍。在单色光(λ=420 nm)照射下,CuO/Ni(OH)/tio的表观量子产率为20.2%。连续5 h产氢循环4次实验的结果,证实了该双p-n异质结光催化剂具有较高的稳定性。二、Ti/tio纳米管自支撑电极用于光辅助Li-CO电池的研究采用阳极氧化法制备了无定型tio纳米管阵列,再经过煅烧处理获得了tio纳米管。通过控制阳极氧化时间获得了不同长度的tio纳米管,研究了纳米管长度对Li-CO电池性能的影响;结果表明:阳极氧化3 h的混晶tio表现出最好的电池循环性能。通过控制焙烧温度,获得了不同晶型的tio纳米管(锐钛矿、金红石以及两者的混晶相),研究了混晶相tio对Li-CO电池性能的影响。结果表明:混晶相有利于光生载流子分离和界面电荷转移,从而提高Li-CO电池性能。将优化的Ti/tio电极用于光辅助Li-CO电池的研究,对比了有光照和无光照条件下的电池性能。结果表明:相对于无光照条件下10个循环周期和4.75 V的充电电压,有光照条件下,电池表现出更高的循环周期(52个)以及更低的充电电压(3.3 V),这得益于tio光生载流子有效促进电极反应动力学,提高CO还原(CDRR)和CO析出(CDER)反应速率;同时半导体价带对充电电压具有补偿作用,能够有效地降低电极的CDER反应过电势,提高电池循环性能。

关键词： p-n异质结光催化制氢 TiO2纳米管光辅助Li-CO2电池半导体

Bi_2WO_6/tio_2纳米管异质结构复合材料的多模式下的光催化活性比较（英文）

同方学位论文库评论

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无机化学学报 2017年第9期33卷 1656-1666页

作者：马凤延杨阳李娜杨麒麟李尚锦申路严齐齐哈尔大学化学与化学工程学院齐齐哈尔161006 齐齐哈尔大学材料科学与工程学院齐齐哈尔161006

以tio_2纳米管为模板,采用多组分自组装结合水热法制备Bi_2WO_6/tio_2纳米管异质结构复合材料。通过多种技术如X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),N2吸附-脱附,扫描电镜(SEM),高分辨透射电镜(HRTEM)和紫外可见漫反射吸收光谱(UV-Vis ... 详细信息

以tio_2纳米管为模板,采用多组分自组装结合水热法制备Bi_2WO_6/tio_2纳米管异质结构复合材料。通过多种技术如X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),N2吸附-脱附,扫描电镜(SEM),高分辨透射电镜(HRTEM)和紫外可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)考察所制备样品的组成、结构、形貌、光吸收和电子性质。Bi_2WO_6纳米片或纳米粒子分布在tio_2纳米管上,形成异质结构。随后,通过在紫外、可见和微波辅助光催化模式下降解染料罗丹明B(Rh B)来评价复合催化剂的光催化活性。与tio_2纳米管和Bi_2WO_6相比,Bi_2WO_6/tio_2-35纳米管在多模式下表现出更优异的光催化活性。与紫外和可见降解模式相比,Bi_2WO_6/tio_2-35纳米管在微波辅助光催化模式下对Rh B的降解效率最高。这种增强的光催化活性源于适量Bi_2WO_6的引入、纳米管独特的形貌特征和降解模式所引起的增强的量子效率。降解过程中的活性物种被证明是h+,·OH和·O2-自由基。而且,在微波辅助光催化模式下,可产生更多的·OH和·O2-自由基。

关键词： TiO2纳米管 Bi2WO6 多模式降解光催化

钛的阳极氧化过程与tio_2纳米管的形成机理

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化学进展 2016年第2期28卷 284-295页

作者：王晶范昊雯张贺陈群刘仪马卫华南京理工大学化工学院南京210094

阳极氧化法制备的tio_2纳米管因其独特的结构和优异的性能在多个领域获得广泛应用。阳极氧化tio_2的生长机理也成为本领域的研究热点,最近几年有关生长机理的文章屡见报端。本文从两种阳极氧化钛膜对比的角度,综述了阳极氧化钛纳米管生... 详细信息

阳极氧化法制备的tio_2纳米管因其独特的结构和优异的性能在多个领域获得广泛应用。阳极氧化tio_2的生长机理也成为本领域的研究热点,最近几年有关生长机理的文章屡见报端。本文从两种阳极氧化钛膜对比的角度,综述了阳极氧化钛纳米管生长机理的最新研究进展和研究意义。首先介绍了Ti的阳极氧化过程,综述了两种阳极氧化钛膜(致密膜和多孔膜)的区别和联系。随后阐述了tio_2纳米管的形成过程,重点综述了tio_2纳米管的几种生长机理。分析表明,传统的"场致溶解"理论在解释纳米管结构和形成过程时存在很多局限性,而黏性流动模型和两电流模型相结合能较全面地解释tio_2纳米管的形成过程,但电子电流的产生机制和纳米孔道中的氧气气泡还有待进一步的实验验证。

关键词：阳极氧化 TiO2纳米管形成机理黏性流动电子电流

CdS／TiO2纳米管复合结构的制备与光电性能研究

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无机化学学报 2013年第6期29卷 1215-1221页

作者：向宇付继江郝娜张成铖夏进阳彭祥张旭明武汉科技大学材料与冶金学院湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室武汉430081

利用阳极氧化法在钛金属基底表面制备一层TiO2纳米管阵列薄膜,然后通过水热反应在TiO2纳米管上负载CdS纳米粒子,形成CdS/TiO2纳米管的复合结构。利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis等手段对其形貌和结构进行表征。进一步考察了CdS/TiO2纳米管的... 详细信息

利用阳极氧化法在钛金属基底表面制备一层TiO2纳米管阵列薄膜,然后通过水热反应在TiO2纳米管上负载CdS纳米粒子,形成CdS/TiO2纳米管的复合结构。利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis等手段对其形貌和结构进行表征。进一步考察了CdS/TiO2纳米管的光电性能和光催化活性,结果表明,相比于TiO2纳米管,CdS/TiO2纳米管复合结构在紫外光和可见光下都具有更好的光催化活性及光电性能。

关键词： CdS TiO2纳米管水热光电化学性能