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tio_2纳米管阵列的制备工艺对其光催化性能的影响

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功能材料 2012年第20期43卷 2872-2875页

作者：金路高振威怀静张雪郭文瑞周露陈君红袁志文汤宇航栾敬帅范海波马杰同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

采用阳极氧化法,在醇(丙三醇、乙二醇)-水-NH4F电解液体系中制备高度有序的TiO2纳米管阵列。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管阵列的形貌和晶型结构进行表征,讨论了阳极氧化法制备工艺(阳极氧化电压、氧化... 详细信息

采用阳极氧化法,在醇(丙三醇、乙二醇)-水-NH4F电解液体系中制备高度有序的TiO2纳米管阵列。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管阵列的形貌和晶型结构进行表征,讨论了阳极氧化法制备工艺(阳极氧化电压、氧化时间、电解液)对TiO2纳米管的形貌、结构及其甲基橙光催化降解性能的影响;分析了退火温度对tio2阵列的物相及其光催化性能的影响。研究结果表明,采用高电压、增加氧化时间有利于TiO2纳米管阵列光催化的提高,在其它参数相同的情况下,采用丙三醇作为电解液制备获得的TiO2纳米管阵列较乙二醇体系具有更加优异的光催化性能。

关键词： TiO2纳米管阳极氧化光催化甲基橙

氟掺杂tio_2纳米管的可见光催化活性及第一性原理计算(英文)

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物理化学学报 2011年第4期27卷 939-945页

作者：苏雅玲李轶杜瑛珣雷乐成中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 浙江大学化学工程与生物工程学系杭州310028 河海大学环境科学与工程学院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098

作为光催化技术的核心,提高tio2的光催化活性和对可见光的利用率是当前光催化研究中最重要的研究课题.为了提高TiO2纳米管的可见光催化活性,采用化学气相沉积法对TiO2纳米管进行了氟掺杂.扫描电子显微镜(SEM)结果表明退火温度对于tio2... 详细信息

作为光催化技术的核心,提高tio2的光催化活性和对可见光的利用率是当前光催化研究中最重要的研究课题.为了提高TiO2纳米管的可见光催化活性,采用化学气相沉积法对TiO2纳米管进行了氟掺杂.扫描电子显微镜(SEM)结果表明退火温度对于TiO2纳米管的形貌完整性有较大影响,当样品在550和700°C下退火,氟掺杂TiO2纳米管结构受损;X射线衍射(XRD)分析表明氟掺杂对tio2由锐钛矿相转化为金红石相有阻碍作用;X射线光电子能谱(XPS)测试表明化学气相沉积能有效地对TiO2纳米管进行非金属掺杂,且该方法安全、操作简单.氟掺杂TiO2纳米管对甲基橙有较高的可见光催化降解活性.第一性原理计算结果表明氟掺杂对tio2带隙无显著影响,费米能级附近的F2p轨道电子位于价带底部,与O2p交联作用较小,因此对tio2光吸收带边影响不大.氟掺杂能促进表面氧空穴的产生,增加表面酸度与Ti3+,有利于减少电子-空穴复合率,从而提高其光催化活性.

关键词： TiO2纳米管氟掺杂可见光催化活性电子结构

纯钛表面淫羊藿苷/tio_2纳米管复合涂层制备与药物早期释放的分析

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中国组织工程研究 2016年第43期20卷 6416-6423页

作者：王非凡宋云嘉吴文孟吕武龙李莺李长义天津医科大学口腔医学院天津市300070 越南太平医科大学越南太平省33000

背景:对纯钛进行表面改性,提高钛种植体早期骨结合能力是目前研究的热点。目的:在tio_2纳米管表面加载淫羊藿苷形成复合涂层,研究其载药量及早期释放规律。方法:通过阳极氧化在光滑纯钛表面形成tio_2纳米管,用扫描电镜、原子力显微镜、... 详细信息

背景:对纯钛进行表面改性,提高钛种植体早期骨结合能力是目前研究的热点。目的:在tio_2纳米管表面加载淫羊藿苷形成复合涂层,研究其载药量及早期释放规律。方法:通过阳极氧化在光滑纯钛表面形成tio_2纳米管,用扫描电镜、原子力显微镜、接触角测定仪对光滑纯钛及tio_2纳米管进行表征。通过浸泡法在纯钛及tio_2纳米管表面加载淫羊藿苷,使用高效液相色谱法测定两种材料的早期药物释放量,计算出载药量,绘制累积释放量曲线和累计药物释放量百分比曲线。结果与结论:(1)tio_2纳米管径为80 nm,其粗糙度大于纯钛(P2)淫羊藿苷/tio_2纳米管组前14 d的累计药物释放量和前4 h的药物累积释放曲线明显高于淫羊藿苷/纯钛组;与淫羊藿苷/纯钛组相比,淫羊藿苷/tio_2纳米管组累计药物释放量百分比曲线更为平缓,释放时间更长;(3)结果表明,淫羊藿苷/tio_2纳米管复合涂层可提供较高的药物加载量并具有缓释功能。

关键词：钛纳米管骨结合组织工程生物材料缓释材料纯钛 TiO2纳米管淫羊藿苷表征载药浸泡法药物释放缓释国家自然科学基金

TiO2纳米管电子特性调变对于限域催化燃烧的影响探究

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TiO2纳米管电子特性调变对于限域催化燃烧的影响探究

作者：姚贯升东北电力大学

学位级别：硕士

挥发性有机物(VOCs)对大气环境的污染日益加剧,严重影响了人们的健康和生活。催化燃烧法降解VOCs,由于节约资源、无二次污染等优点备受青睐。目前对于其应用的主要问题在于催化燃烧法现有的催化剂的活性不能达到处理低浓度有机废气的要... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)对大气环境的污染日益加剧,严重影响了人们的健康和生活。催化燃烧法降解VOCs,由于节约资源、无二次污染等优点备受青睐。目前对于其应用的主要问题在于催化燃烧法现有的催化剂的活性不能达到处理低浓度有机废气的要求,且催化剂有一定的寿命。所以催化燃烧所用的催化剂是制约着该技术产业化应用的根本问题。研究价格低廉、高催化活性和具有良好热稳定性的催化剂有着非常重要的意义。针对上述催化燃烧法中催化剂所存在的问题,本论文在广东省自然科学基金的支持下主要研究了以下几个方面的内容:通过控制水热合成tio纳米管的热处理工艺,制备了高温稳定性的锐钛矿晶型tio纳米管作为限域催化剂的载体;采用真空辅助浸渍法制备出CuO改性的tio纳米管限域CeO催化剂;通过水热合成混晶tio纳米管,并在其上进行液相沉积处理,调变了锐钛矿和金红石的比例,制备了不同比例的锐钛矿金红石混晶型的tio纳米管作为限域催化剂的载体,制备了混晶纳米管限域CeO催化剂;将所制备的催化剂用于丁烷的催化燃烧试验,开展基于电子特性调变对于催化燃烧性能的研究。探究不同类型的电子转移,对催化性能的改变和催化活性的提高情况。对丁烷的催化燃烧试验结果表明:相比于非限域的CeO催化剂,应用经CuO改性的限域催化剂有效地降低了丁烷起燃温度,在280℃时丁烷的转化效率已经达到90%;混晶型限域催化剂在丁烷起燃时降低了20℃的丁烷起燃温度,有效的降低了丁烷燃烧时所需要的活化能。证明所制备的限域催化剂可以达到催化燃烧降低反应物燃烧温度的要求。借助XRD、TEM、XPS、BET、H-TPR等一系列表征手段,对所制备的催化剂材料的晶型、形貌、比表面积、还原性质和电子价态等物性进行分析,解释了限域催化剂催化活性提高的原因,并得出所制备限域催化剂在催化燃烧中作用机理,对探究限域催化剂的催化性能有着一定的参考价值。

关键词：催化燃烧电子调变 TiO2纳米管 CeO2 CuO 混晶型

磷酸促进型ZrxSi1-xO2包覆TiO2纳米管/聚砜超滤膜的研究

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磷酸促进型ZrxSi1-xO2包覆TiO2纳米管/聚砜超滤膜的研究

作者：胡艳华天津大学

学位级别：硕士

将小尺度无机功能材料填充到聚合物膜内可有效改善膜的综合性能。该方法因材料的结构和性能可控、原料来源丰富等优点而被广泛研究。但是填充的无机功能材料与聚合物之间的相互作用对膜性能的影响成为目前该技术研究的关键和急需解决的... 详细信息

将小尺度无机功能材料填充到聚合物膜内可有效改善膜的综合性能。该方法因材料的结构和性能可控、原料来源丰富等优点而被广泛研究。但是填充的无机功能材料与聚合物之间的相互作用对膜性能的影响成为目前该技术研究的关键和急需解决的问题之一。本论文通过设计合成了磷酸促进型ZrSiO包覆tio纳米管(PZr-SVTNT),然后控制一定的条件将其均匀填充到聚砜(PSF)中制备成超滤膜,并研究材料和膜净化海水的性能。该研究具有较好的理论意义和应用前景。本论文首先通过水热反应制备出tio纳米管,然后通过油酸包覆、CTAB、TEOS和ZrOCl?8HO的水解与油酸层的煅烧以及硅烷化和磷酸化改性制备了磷酸促进型ZrSi-x O包覆tio纳米管。用SEM、TEM、FT-IR、XRD、BET等表征对其进行形貌、结构和性能的测试与分析。然后控制一定的条件将其均匀填充到PSF中制备了具有较强亲水性、耐污染性和抗压实性的PZr-SVTNT/PSF超滤膜,并用该膜对海水进行了预处理,与SZP/PSF中空纤维超滤膜进行对比,研究了PZr-SVTNT/PSF超滤膜的性能。通过FT-IR表征考察了PZr-SVTNT与PSF之间的相互作用,研究了该作用对PZr-SVTNT/PSF超滤膜的渗透通量、亲水性、抗压实性和耐污染性的影响。通过SEM表征观察了PZr-SVTNT在PSF中的分布情况。最后考察了反应温度对PZr-SVTNT粒子与PSF链间氢键形成的影响。研究结果表明,PZr-SVTNT呈现典型的管状核壳结构,tio纳米管为核,其管长约为100-300 nm,外径约40-50 nm,管壁厚度约2-7 nm;Zr掺杂的SiO外壳为多孔结构,壳厚约4.5-9 nm;粒子具备光催化性能,其甲基橙降解率为27.03%(40 min)。PZr-SVTNT粒子的适宜填充量为:m(PZr-SVTNT):m(PSF)=10:100(g:g)。将其填充到PSF中,PZr-SVTNT与PSF通过氢键相互作用,改善了PSF膜的力学性能和抗压实性能,结果表明膜的拉伸强度为3.46 MPa,0.10 MPa下去离子水通量为318.96 L/(m?h)。此外,适宜的反应温度有助于PZr-SVTNT粒子与PSF链形成氢键从而增强二者的相互作用,使PSF膜具备较好的亲水性和抗压实性能。经PZr-SVTNT/PSF超滤膜处理后海水的出水水质为:固悬:2.2mg/L,浊度:0.01 NTU,COD:22.9 mg/L,固悬截留率达到96.21%,COD变化率达到53.17%,且满足反渗透膜进水水质的标准。上述研究表明,PZr-SVTNT/PSF超滤膜具备良好的亲水性、抗压实性和耐污染性能,在海水预处理领域拥有广阔的应用前景。

关键词：锆掺杂二氧化硅 TiO2纳米管聚砜超滤膜海水预处理

场助热电离式TiO2纳米管温度传感器机理研究及性能优化

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场助热电离式TiO2纳米管温度传感器机理研究及性能优化

作者：张妮西安科技大学

学位级别：硕士

传感器作为控制系统的“前沿哨所”,是捕捉信息的关键部件。而电离式传感器具有响应快、灵敏度高等特点,有望快速、准确地对传感器的基本检测参数温度进行检测。本文通过仿真计算,分析了微米间隙-纳米尖端场域下电离式温度传感器的内部... 详细信息

传感器作为控制系统的“前沿哨所”,是捕捉信息的关键部件。而电离式传感器具有响应快、灵敏度高等特点,有望快速、准确地对传感器的基本检测参数温度进行检测。本文通过仿真计算,分析了微米间隙-纳米尖端场域下电离式温度传感器的内部工作机理与温度敏感特性;并结合实验进行验证;而后,就此传感器存在输出信号较小的问题,从改变纳米电极的材料和形貌两方面入手,对其输出性能进行了优化。本文主要研究内容如下:(1)首先建立了常温常压下大气中N-O混合气体在微米间隙-纳米尖端场域的二维空间放电模型,探究了传感器内部工作机理;其次对不同温度下(293.15 K～373.15 K)传感器的放电情况进行了仿真研究,研究结果表明:随着温度的升高,传感器的放电电流密度呈指数趋势增长,其最大温度系数为3.43×10-2K-1。(2)通过阳极氧化法所制备出的tio纳米管阵列为阴极材料进行传感器的组装,并分别在真空和空气中进行了不同温度下的放电实验。实验结果表明:在真空中,传感器的电子发射特性符合经典场助热电子发射理论;在空气中,传感器放电电流和环境温度之间存在单值对应关系,且其变化趋势与仿真结果一致,即随着温度的升高,放电电流呈指数趋势增长,其最大温度系数为3.89×10-2K-1,进一步验证了仿真模型的可靠性。(3)从不同角度出发去优化传感器的输出性能。其一,改变纳米电极的材料,即制备Mn掺杂纳米管,通过降低电子发射所需要的逸出功,来提高其发射性能。实验结果表明:掺杂后传感器输出电流增大,且最大温度系数提升至4.35×10-2 K-1;其二,改变纳米电极的形貌,即探究纳米电极的最佳管间距,仿真结果表明:纳米管间距与管长之间存在最优关系,使得其电场屏蔽效应与有效发射面积达到最佳耦合,致使空间放电强度达到最大,放电电流得以提高。本文采用仿真与实验相结合的方法,分别从微观与宏观角度对电离式温度传感器进行了内部机理研究与性能优化,对该类传感器的研制具有一定的指导意义。

关键词： TiO2纳米管电离式温度传感器内部机理掺杂纳米管最佳纳米管间距

TiO2纳米管阵列的电化学自掺杂及电容特性

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微纳电子技术 2018年第7期55卷 475-480,492页

作者：孙雅静李刚李廷鱼太原理工大学信息与计算机学院微纳系统研究中心

阳极氧化钛箔合成高度有序的TiO2纳米管阵列。通过电化学自掺杂的方法对原始TiO2纳米管阵列电极进行改性,研究了不同掺杂条件对TiO2纳米管阵列电极电化学性能的影响,探索了电化学自掺杂的最佳实验参数。实验结果表明：电化学未掺杂的原... 详细信息

阳极氧化钛箔合成高度有序的TiO2纳米管阵列。通过电化学自掺杂的方法对原始TiO2纳米管阵列电极进行改性,研究了不同掺杂条件对TiO2纳米管阵列电极电化学性能的影响,探索了电化学自掺杂的最佳实验参数。实验结果表明：电化学未掺杂的原始TiO2纳米管阵列电极表现出的最大比电容仅为1.55 mF·cm^-2,在25℃下0.5 mol/L的Na2SO4溶液中,施加5 V电压掺杂30 s后,TiO2纳米管阵列电极导电性显著增强,比电容可达到22.17 mF·cm^-2,是原始TiO2纳米管阵列电极比电容的14.3倍,电化学自掺杂显著提高了TiO2纳米管的导电性及电容性能。同时,电化学自掺杂不会损坏或改变TiO2纳米管的形貌和晶体结构。

关键词： TiO2纳米管阳极氧化电化学自掺杂电化学性能晶体结构

CO_2在铜掺杂的tio_2纳米管中的光催化还原研究

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化工新型材料 2017年第11期45卷 124-127页

作者：张宏忠张钰叶长明王明花秦小青李华中郑州轻工业学院材料与化学工程学院郑州450001 中国轻工业污染治理与资源化重点实验室郑州450001 环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心郑州450001

分别通过阳极氧化法和电沉积法制备了tio_2纳米管及铜掺杂的tio_2纳米管(CuxOy/tio_2纳米管)复合材料。利用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能谱分析等手段对材料进行表征。结果表明:用阳极氧化法制备的tio_2纳米管为锐钛矿型,... 详细信息

分别通过阳极氧化法和电沉积法制备了tio_2纳米管及铜掺杂的tio_2纳米管(CuxOy/tio_2纳米管)复合材料。利用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能谱分析等手段对材料进行表征。结果表明:用阳极氧化法制备的tio_2纳米管为锐钛矿型,平均管直径为90~110nm,平均管长为300nm左右;采用电沉积法制备的CuxOy/tio_2纳米管中铜以CuO的形式存在。在密封悬挂式光催化系统中,研究不同浓度CuSO_4电镀液制备的CuO/tio_2纳米管对CO_2的光催化还原行为。在500W氙灯光照的条件下,tio_2纳米管和CuO/tio_2纳米管还原CO_2的产物是CO和CH_4;tio_2纳米管在光照6h时,CH_4的产率达到1.3×10^(-6)/(cm^2·h),而0.04mol/L CuSO4电镀液制备的CuO/tio_2纳米管在同样条件下,CH_4的产量达到3.7×10^(-6)/(cm^2·h)。这说明CuO/tio_2纳米管显著提高了CO_2的光催化还原效率。

关键词：铜掺杂 TiO2纳米管光催化还原 CO2 CO 甲烷

退火温度对TiO2纳米管抗腐蚀性能、机械力学性能和生物活性的影响

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退火温度对TiO2纳米管抗腐蚀性能、机械力学性能和生物活性的影响

作者：颜廷祥深圳大学

学位级别：硕士

二氧化钛(tio)纳米管具有制备工艺简单、可控性高、良好的细胞相容性,逐渐成为牙科及植入骨替代材料,临床上有很大的应用潜力。tio纳米管可以促进成骨细胞的粘附和增殖分化,但是Ti O2纳米管的生物相容性仍然存在争论,并且对不同退火温度... 详细信息

二氧化钛(tio)纳米管具有制备工艺简单、可控性高、良好的细胞相容性,逐渐成为牙科及植入骨替代材料,临床上有很大的应用潜力。tio纳米管可以促进成骨细胞的粘附和增殖分化,但是Ti O2纳米管的生物相容性仍然存在争论,并且对不同退火温度对tio纳米管抗腐蚀性能、机械力学性能和细胞行为的影响的研究较少,本文采用阳极氧化法在钛表面制备二氧化钛纳米管,使其具备良好生物相容性、良好的机械力学性能,同时在人体环境中可以具有良好的抗腐蚀性能。方法:(1)本研究利用生物仿生的方法在钛金属表面构建tio纳米管。(2)tio纳米管制备与表征:扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、实验使用X射线衍射仪(X-ray diffrctometer,XRD)、X射线光电子能谱分析(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)表征纳米管表面结构和成分。(3)基于生物医用钛合金在人体中的腐蚀类型,电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)对tio纳米管的抗腐蚀能力进行分析。(4)使用纳米压痕仪对tio纳米管的膜基结合力、硬度和弹性模量进行测量分析。(5)实验采用三维培养的方法,将BM-MSCs细胞与钛片共培养,绘制细胞的生长曲线,不同温度退火后二氧化钛纳米管生物相容性评估:结果:通过观察成骨细胞的增殖分化,具有无定型结构的二氧化钛纳米管,相较于金红石型、金红石和锐钛矿混合型以及锐钛矿型结构,在提高成骨细胞的增殖分化能力方面更加的显著。纳米力学测试结果表明Ti O2纳米管的杨氏模量和表面硬度随着退火温度的升高而升高,划痕实验结果显示在200℃进行退火处理可以改善tio纳米管得膜基结合力,在200℃退火结合可以达到195.8 mN。通过摩擦实验发现在300℃、450℃和600℃退火处理后的Ti O2纳米管的摩擦系数要高于在200℃退火处理后的tio纳米管。在电化学研究中,电化学分析结果显示在模拟体液环境中,相比较锐钛矿、锐钛矿和金红石型混合型、金红石结构,具有无定形结构的tio纳米管表现出了更有优异的抗腐蚀性能。

关键词： TiO2纳米管退火温度抗腐蚀性能机械力学性能生物相容性