TiO2纳米管的制备及其亲水性研究

格式：doc
大小：83.50 KB
文档页数：4

下载文档原格式

TiO2纳米管的制备方法及其应用

沉积法，沉积所得的无定形ＴＯ纳米管经ｉ２４０５ ℃加热处理ｌｈ，脱水可得管径为５～Ｏ７ｎ０ｍ，管壁厚为２ｎ的锐钛矿型ＴＯ，５ｍｉ纳米管；ｃａｏｋＭｉｈｉｗｓｉＡ等ｌ利用空气压力将钛酸异丙酯溶液压人高度有序的ＰＡＡ模板孔道中，再进行分解，生成管径为５～Ｏ７ｒ０ｍ、壁厚为３ｍ的ＴＯ纳米管，所得纳ｉｉｒｉ，米管要优于溶胶一凝胶法。ＪｎｏｇＨｗａｕｇ［以有机凝胶体作为Ｊｎ等１ｏｌ模板，利用有机凝胶法成功制备了双层ＴＯ纳米管，纳米管内径为５０ｍ，层间ｉ０ｎ距约为８ｎ～９ｍ。利用模板法所制备的ＴＯｉ纳米管的管径大，制备过程及工艺较复杂，现阶段较多采用水热法ｌ１１。ｔ１３阳极氧化法。阳极氧化法就是将纯钛片在ＨＦ溶液中经阳极腐蚀而获得ＴＯ纳米管。这种方ｉ法可以制得排列整齐的纳米管。Ｇｎｏｇ等 “ 用纯钛片（９９％）浸入０５（９．９．％质量分数）的氢氟酸电解液中，通过改变不同的阳极电位、电解液等条件得到不同尺寸的ＴＯ，ｉ纳米管。当电压为２Ｖ，氧化２ｒｉ，得００ｎ时ａ到排列很好的ＴＯ纳米管。所得纳米管在ｉ，空气氛中煅烧，２０时由无定型转变为８℃ 锐钛矿型，６０２＂完全变成金红石型。在Ｃ时氩气氛中５Ｏ７ ℃变为金红石型，其孔径和壁厚分别减少１％和２％，当温度高于５０００８ ℃ 时，纳米管就会塌陷。Ｍｏ．Ｋ等【以不同的升温速率（．ｒＧ．ｌ３０４～２．Ｖ／ｎ将阳极电位从１Ｖ升至３０ｍｉ）Ｏ２Ｖ，随着阳极电位的线性增加导致纳米３管内径也呈线性增加。最后得到长度约５０ｍ的圆锥形ＴＯ纳米管。该纳米管的０ｒｉｉ稳定性很高，在６００ ℃以下可以保持其结构稳定性 “１。１微波合成法４微波合成法实际上是在水热合成法的基础上发展起来的一种新型的纳米材料合成方法。在微波条件下水热合成纳米管是将纳米管的合成体系置于微波辐射范围内，利用微波对水的介电作用进行合成，是一种新型的合成方法［】１。５吴省『等将一定量ＴＯ粉末放入装有Ｉｉ，５ｍｌ０ｌＬ０１ｍｏ／ＮａＨ溶液的聚四氟乙烯Ｏ反应釜中，超声１ｒｉ散颗粒，然后将０ｎ分ａ反应釜置于带有回流装置的微波炉内，在微波作用下回流加热９ｍｉ，取出反应釜，０ｎ

TiO2纳米管的制备及改性研究的开题报告

TiO2纳米管的制备及改性研究的开题报告一、选题背景与意义纳米技术是21世纪发展的新兴技术，其在材料科学、生物科学、环境科学等领域有着广泛应用。

纳米孔管材料是一种具有特殊表面性能和空间结构的材料，其在催化、吸附和分离等领域有着广泛应用。

TiO2纳米管是一种典型的纳米孔管材料，其表面带有许多羟基和氧化物基团，具有良好的化学稳定性、强光催化活性等特点。

本研究将重点探讨TiO2纳米管的制备及改性方法，旨在提高其催化性能和应用价值，为环保、新能源等领域的发展做出贡献。

二、研究内容和方法1. 制备TiO2纳米管的不同方法通过文献调研和实验探索，总结TiO2纳米管的制备方法，包括氧化分解法、电化学合成法、水热法等，分析其优缺点和适用范围。

2. 对TiO2纳米管进行表面改性采用不同的表面改性方法，如物理改性、化学改性等，改变其表面性质，提高其催化活性和稳定性。

比较不同改性方法对催化性能的影响，寻找最优改性方法。

3. 分析TiO2纳米管的催化性能使用催化反应器对TiO2纳米管进行催化性能测试，比较不同制备方法和改性方法对催化性能的影响。

利用扫描电镜、透射电镜等对TiO2纳米管进行形貌表征和结构分析。

三、预期结果1. 确定一种最适合制备TiO2纳米管的方法，并优化其制备条件。

2. 确定一种最优的表面改性方法，提高其催化性能和稳定性。

3. 对比不同制备和改性方法对TiO2纳米管催化性能的影响，探究其影响因素和机理。

四、研究意义1. 提高TiO2纳米管的催化性能，开发更多实际应用场景。

2. 探究纳米孔管材料的制备和改性方法，为纳米材料的研究提供新思路。

3. 对环保、新能源等领域的发展做出贡献。

TiO2纳米管制备修饰及应用研究进展

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴｉＯ２ｎａｎｏｔｕｂｅ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
自１９７２年Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ等口发现了ｎ型半导体
加工工艺
材料研究
及应用研究进展ＴｉＯ２纳米管制备修饰
王亚云，邵谦
（山东科技大学化学与环境工程学院，山东青岛２６６５９０）
摘要：ＴｉＯｚ纳米管具有巨大的比表面积以及稳定的化学性质等优异特性，在众多领域都有广泛的
和传感器等领域的应用研究现状。
关键词：Ｔｉ０纳米管；制备；修饰；应用
中图分类号：ＴＢ３８３文献标志码：Ａ
ＷＡＮＧＹａｙｕｎ。ＳＨＡＯＱｉａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｃｉＳｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５９０，Ｃｈｉｎａ）
ＴｉＯ电极可光催化分解水以来，ＴｉＯ因其稳定的
１．２水热法
水热法的反应条件易于控制，得到的纳米材料

TiO2纳米管和WO3纳米结构的水热合成与性质研究的开题报告

TiO2纳米管和WO3纳米结构的水热合成与性质研
究的开题报告
题目：TiO2纳米管和WO3纳米结构的水热合成与性质研究
研究背景：纳米管和纳米结构是当前研究的热点，因其具有特殊的
物理和化学性质，在催化、光电和生物等领域有广泛的应用。

其中，
TiO2纳米管和WO3纳米结构因其较高的光催化活性、稳定性和可控性等优点，成为了研究的重点之一。

本次研究将探究水热法制备 TiO2纳米管和WO3纳米结构的过程及其性质。

研究内容：
1. 制备 TiO2纳米管和WO3纳米结构的水热合成方法；
2. 分析不同合成条件对产物形貌、结构和光学性质的影响；
3. 考察TiO2纳米管和WO3纳米结构的光催化、光电和电化学性能；
4. 探讨产物性质的影响因素及其机理。

研究意义：本次研究将有助于对水热法制备 TiO2纳米管和WO3纳
米结构的控制和优化，以及对其光催化、光电和电化学性能的认识。

同时，还将为其实际应用提供理论基础和技术支持。

研究方法：本次研究将采用水热法制备 TiO2纳米管和WO3纳米结构，对产物的形貌、结构和光学性质进行表征，并测试其光催化、光电
和电化学性能。

同时，还将采用 XRD、SEM、TEM、UV-vis、PL等技术
进行分析，探讨其机制。

预期成果：本次研究的预期成果包括制备出具有优异性能的 TiO2纳米管和WO3纳米结构，并深入探究其形貌、结构和性质的关系及其机制，为进一步优化其合成条件和实际应用提供理论基础和技术支持。

钛基TiO2纳米管光电极制备及性能研究

３ｈａｘＥｔ — ｘｓｅｔｎａｄＱａｎｉｕｅｕＸ ’ｎ７０６，ｈａ．ＳａｎｉｎｒＥｉＩｐｃｏｎｕｒｔｅＢｒａ，ｉａ１０８Ｃｉ）ｙｔｎｉａｎｎ
Ａｂｓｒｃ：ＴＯ，ｎｎｔｂｏｏｌｃｒｄｓａｅｐｅａｅｙａｏｉｘｄｔｏｎｄｆｅｅｔｅｅｔｏｙｅ．ＳｔａｔｉａｏｕｅｐｈｔｅｅｔｏｅｒｒｐｒｄｂｎｄｃｏｉａｉｎｉｉｒｎｌｃｒｌｔｓＥＭ、ＵＶ— Ｓ— ＶＩＤＲＳａｄＸＲＤｒｓｄｔｈａａｔｒｚＯ２ｎｎｔｂｒａ．ＥｆｅｔｏｎｄｚｎｉｎａｅｕｅｏｃｒｃｅｅＴｉａｏｕｅａｒｙｉｆｃｆａｏｉｉｇｔｍｅ、ａｃｎｔｏｃｌｉａｉｎ
关键词：光电催化；ｉ，纳米管；阳极氧化；亚甲基蓝ＴＯ中图分类号：６６０４文献标志码：Ａ
ＰｒｐｒｔｏｎｏｅｔｆＴｉａｕｓｄＴｉｅａａｉｎａｄＰｒｐｒｙｏｔｎｉｍＢａｅ０，ＮａｏｕｏｏｌｃｒｄｅｎｔｂｅＰｈｔｅｅｔｏ
ｓｈｈｗｈｔｈｏｍａｉｎｏＯ２ｎｎｔｂａａｅａｃｒａｎｐｒｏｆｏｉａｉｎｔｍｅ，ａｄｔａｔｕｓｓｏｔａ：ｔｅｆｒｔｏｆＴｉａｏｕｅｃｎｔｋｅｔｉｅｄｏｘｄｔｏｉｉｎｈｔｉｓＵＶ— ｓａｓｒｔｏａａｉｎｒａｅｔｈｘｄｔｎｔｍｅＴｈＯ２ｎｎｔｂｒｐｒｄｉＶｉｂｏｐｉｎｃｐｃｔｉｃｅｓｓｗｉｔｅｏｉａｉｉ．ｙｈｏｅＴｉａｏｕｅｐｅａｅｎＮＨ４＋Ｆ

三电极体系制备TiO_2纳米管

关键词二氧化钛纳米管，乙二醇，阳极氧化，三电极体系
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＴｉＯ２ｎａｎｏｔｕｂｅａｒｒａｙｓｂｙｔｈｒｅｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｓｙｓｔｅｍ
ＢａｏＹｉｎＸｉａｏＳｈｕｎｈｕａＷａｎｇＲｅｎｈｅｎｇＪｉａｎｇＹｉｎｇＦａｎｇＦａｎｇ
图２不同电压的ＴｉＯ２纳米管阵列ＳＥＭ图像
２．１．３水分含量对纳米管形貌的影响图３是纯钛箔在０．５％（ｗ）ＮＨ４Ｆ的乙二醇电解液含水量
分别为１％、５％和９％电压为６０Ｖ恒压氧化６０ｈ后生成的ＴｉＯ２纳米管阵列结构ＳＥＭ图像。可以看出在同一种电解液体系中氧化时间相同，当含水量为１％时，生成了独立的纳米管，其管壁厚约４０ｎｍ，管内径约８０ｎｍ；当含水量为５％时，生成的纳米管管壁厚约３０ｎｍ，管内径约９０ｎｍ；当含水量在９％时，纳米管形貌发生很大变化，生成的纳米管管壁厚约１５ｎｍ，管内径约３００ｎｍ。以上结果表明：阳极氧化电解液中水的含量是影响ＴｉＯ２纳米管形貌和尺寸的主要因素。对于同一电解液体系，通过控制电解液中水的含量可以有效的制备出形貌和尺寸可控的ＴｉＯ２－ＴｉＯ２光催化协同降解聚乙烯醇［Ｊ］．应用化学，２００７，２４（５）：５７０－５７４．
［４］ＷａｎｇＹＱ，ＣｈｅｎＳＧ，ＴａｎｇＸＨ，ｅｔａｌ．Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｓｏｎｏｃｈｅｍｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｄｙｅｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００１，１１（２）：５２１－５２６．

TiO2纳米管合成方法的简单介绍

TiO2纳米管合成方法的简单介绍试验方法1.原子层积法合成TiO2纳米管背景介绍：常见合成纳米管的方法限制于溶胶-凝胶法，利用氧化铝模板在强酸中的灵敏性。

在这篇文章中，介绍一种新方法，采用原子层沉积方法将TiO2纳米管沉积到氧化铝薄膜上。

在这里，AAO也是作为一种模板，具有以下的特点：孔径为25nm。

在这种的新的方法中：前驱体是钛的醇盐（本方法采用的是：Ti(OCH(CH3)2)4）与水的混合物，载体是N2 气，每一个脉冲为一个反应周期。

2.阳极氧化方法制备纳米管采用一步交流阳极氧化的方法合成具有竹子形貌的双壁TiO2纳米管常见合成TiO2纳米管的方法有：溶胶-凝胶法、水热合成法、超声电化学法、阳极氧化法、微波合成法等，其中最常见的合成法就是阳极氧化钛片，它的主要影响因素有：电解质浓度、外加电压、氧化时间、电化学扫描速率等，影响其结构最近，Albu和其科研团队发现，如果外加电压是交流电，电解质溶液是乙二醇，就会合成竹状的TiO2纳米管，然后制成太阳能染料敏化电池，发现具有比普通平滑结构的纳米管有高的光电转化效率，本文介绍一种新的合成方法：一步到位的阳极氧化方法，合成一种新的结构，包括了竹状和双壁结构的纳米管特征，在这种方法中，双壁结构在加热程序之前就合成了。

其详细过程如下：science 4实验部分，首先都要对钛片（纯度为99.9%，厚度为0.25nm）进行脱油的预处理。

分别用丙酮、异丙醇、甲醇清洗液超声清洗，然后在氮气环境下干燥。

阳极氧化过程：在一个二极体系中进行，阳极为钛片，阴极为铂纱网，电解质溶液为：质量分数为0.25%NH4F的乙二醇溶液，温度为室温。

在阳极氧化过程中电压的控制是通过吉时利2400电源控制器，外加电压在120V/80V(高电位)~40V/20V（低电位）变动。

然后将制得的样本用去离子水清洗，在500℃高温下煅烧2小时，升温和降温的速率保持在2℃/min。

以获得TiO2的锐钛矿型结构，为了比较本实验方法获得的TiO2纳米管的特殊性，在相同的电解质溶液中，外加电压是恒压40V，制得管壁平滑的纳米管。

TiO2纳米管的制备表征及储氢性能研究

TiO2纳米管的制备及储氢性能研究摘要作为一种新型的清洁能源，氢的廉价制取、安全高效储存、与输送及规模应用是当今研究的重点课题，而氢的储存是氢能应用的关键。

优良的储氢材料是突破储氢技术的重点。

本文主要研究TiO2纳米管的制备及其储氢性能。

①采用阳极氧化法分别在有机和无机电解液中制备TiO2纳米管，通过SEM、XRD、EDS分析表征其表面形貌、组成成份，结果显示有机溶剂中制备的TiO2纳米管管径大约180nm左右；无机溶剂中制备出TiO2纳米管管径在70-100nm左右，管长在300nm以内。

②利用脉冲电沉积技术将PbO2沉积在TiO2纳米管上，通过SEM、XRD、EDS对其进行表征。

应用循环伏安和充放电实验研究了沉积PbO2前后TiO2纳米管的储氢性能。

结果表明，TiO2纳米管具有储氢性能；储氢量为0.01wt%，表面沉积一层PbO2后储氢量有所提高达到0.1wt%。

关键词：TiO2纳米管；阳极氧化；储氢The study of Preparation and hydrogen-storage capacityof TiO2 nanotubesAbstractHydrogen becomes a new-type cleaning energy, hydrogen storage has become one of most important subjects currently. The paper mainly study on the preparation and the hydrogen-storage performance of TiO2 nanotube .①The TiO2 nanotube was prepared in the organic and inorganic solution by anodization . Morphology、structure and ingredients was characterized by SEM、XRD、EDS. The results show that the diameter of TiO2 nanotube in the organic solution and inorganic solution is about 180nm and 75nm ,respectively, length is less than 300nm in inorganic solution. ②PbO2 is deposited on the substrate of TiO2 nanotube by the pulse electrodeposition method. And the sample was detected by SEM、XRD、EDS. The hydrogen-storage performance of TiO2 nanotube is discussed through the Cyclic Voltammetry and charge- discharge cycling. The result indicates that TiO2 nanotube possess storage performance; The hydrogen-storage capacities of the TiO2nanotube was 0.01wt%. TiO2NT/ PbO2 hydrogen-storage capacities was0.1 wt%.Key words: TiO2 nanotube；anodize；hydrogen-storage目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2储氢材料的研究现状 (2)1.2.1储氢合金 (2)1.2.2金属有机骨架材料 (3)1.2.3金属氢化物储氢材料 (4)1.2.4碳质储氢材料 (4)纳米管 (5)1.3 TiO21.3.1 TiO2纳米管的制备 (6)1.3.2 TiO2纳米管的形成机理 (9)1.3.3 TiO2纳米阵列的应用 (10)1.4本论文研究思路和研究内容.................... 错误!未定义书签。

阳极氧化法制备TiO_2纳米管及特性研究[1]

2 结果与讨论
2. 1 TiO2 纳米管 SEM 检测
不同角度观察的 TiO2 纳米管的 SEM 形貌图见图 2 。
流密度急剧下降 ,其反应式为 :
2 H2 O →4 H + + O2 + 4e - Ti + O2 →TiO2
(1)
图 3 阳极氧化过程中电流密度2时间变化曲线 (其电压、占空比、频率分别为 :
2. 2 TiO2 纳米管状结构的形成机理
TiO2 纳米管的形成机理是比较复杂的 ,钛阳极氧化过程大致可分为三个阶段[728] ,第一个阶段是阻挡层的形成。这个阶段在钛片表面生成一层致密的 TiO2 薄膜阻挡层 ,这个过程的时间很短 ,如图 3 中的 I 所示。随着氧化膜的形成 ,平均电
关键词直流脉冲 ,阳极氧化 , TiO2 纳米管
Study on characteristics of TiO2 nanotube array prepared by anode oxidation
Wei Shiliang He Xiang Sun Fenglo u Zho ng Zhiyo u
growth speed can be st ro ngly influenced by t he applied elect ricity parameters and ult raso nic assistant . And t he samples were researched before and after annealing by XRD and UV2Vis.
本方法以工业纯钛片作为阳极 ,不锈钢板为阴极 ,采用单向直流脉冲电源 ,在相同的电解质溶液中进行阳极氧化 , 同时利用超声波作为辅助源进行对比实验。通过 SEM 检测研究了电参数对 TiO2 纳米管的形貌和生长速度影响 ,在氧化处理的同时通过计算机采集电流随时间 ( I2t) 的变化曲线 ,对 TiO2 纳米管的形成的机理进行了讨论 ,并对其特性进行了研究。

二氧化钛纳米管的制备

表阳极氧化蚀刻法与水热合成法制备的TiO2纳米管参数的比较
3.1 阳极氧化法制备TiO2纳米管的实验装置
1-直流稳压稳流电源；2-石墨电极； 3-钛板；4-石英容器
制备装置主要包括以下几个主要部分： (1) 阳极为钛片、钛合金、钛薄膜等； (2) 阴极为铂片或其它惰性电极； (3) 电解液一般为含氟的电解液； (4) 电源为直流稳压稳流电源。此外:◆阳极和阴极可通过铜夹片调整距离来调节两个绝缘板间的距离。 ◆在容器中置入温度计用来测量电解液温度, 将容器置入冰水或水浴锅中可调整电解液温度。 ◆还可向容器中置入磁子进行磁力搅拌, 亦可直接将容器置入超声波清洗器中进行超声阳极氧化实验。
3.2 阳极氧化法制备TiO2纳米管的生长机理
第一阶段初始氧化膜的形成
H2O➝ 2H++O2- (1) Ti-4e➝ Ti4+ (2) Ti4++2O2-➝ TiO2 (3) TiO2 + 6F- + 4H+ →[TiF6]2- + 2H2O （4）
第二阶段多孔氧化ห้องสมุดไป่ตู้膜的形成
第三阶段多孔氧化膜稳定生长
优点：模板法制备 TiO2电极具有合成方法简单、成本低、孔分布均匀、孔排列有序、孔径可控、便于自组装等优点。缺点：管径大（约 200nm）且易形成纤维体，管壁厚，比表面小，受模板形貌限制且制备过程及工艺复杂。
溶胶-凝胶法在氧化铝模板中合成TiO2纳米管和纳米线的SEM照片
2. 水热合成方法水热法，又称为化学法，传统的水热法是以密闭的不锈钢釜为反应容器，采用水溶液作为反应介质，通过对反应器加热，创造一个高温、高压反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶。近年来，传统方法的基础上义研发了两种新的方法：超声碱溶法和微波水热法超声碱溶法是将TiO2纳米颗粒加入到碱性溶液巾，肯接放人超声仪中进行超声振荡，然后得到TiO2纳米管。微波水热法是将TiO2粉末加到碱溶液后，经微波加热制得纳米管。水热合成法制备的TiO2 纳米管杂乱无序，长度、壁厚、管层数难控，构效关系难以建立。

二氧化钛纳米管的制备及应用综述

二氧化钛纳米管的制备及应用综述段秀全盖利刚周国伟（山东轻工业学院化学工程学院，山东济南250353）摘要：TiO2纳米管具有较大的直径和较高的比表面积等特点，在微电子、光催化和光电转换等领域展现出良好的应用前景。

本文对TiO2纳米管材料的合成方法、形成机理及应用研究进行了综述。

关键词：TiO2纳米管；制备；应用中图分类号: O632.6 文献标识码: APreparation and Application of TiO2 nanotubesDUAN Xiu-quan, GAI Li-gang, ZHOU Guo-wei(School of Chemical Engineering, Shandong Polytechnic University, Jinan, 250353, China) Abstract: TiO2nanotubes have wide applications in microelectronics, photocatalysis, and photoelectric conversions, due to their relatively larger diameters and higher specific surface areas. In this paper, current research progress relevant to TiO2nanotubes has been reviewed including synthetic methods, formation mechanisms, and potential applications.Keywords: TiO2 nanotubes; preparation; application自1991年日本NEC公司Iijima[1]发现碳纳米管以来，管状结构纳米材料因其独特的物理化学性能，及其在微电子、应用催化和光电转换等领域展现出的良好的应用前景，而受到广泛的关注。

TiO2纳米管的可控制备及其光伏特性研究开题报告

TiO2纳米管的可控制备及其光伏特性研究开题报告一、选题背景及意义随着环境污染日益严重和能源危机的加剧，清洁能源已成为当今社会的热点话题。

太阳能光伏技术是一种稳定、可再生、无公害的清洁能源，因此备受关注。

其中，纳米管（nanotube）因其独特的结构和性质，被广泛地应用于光电器件中，如太阳能电池、光电传感器等。

因此，研究TiO2纳米管的可控制备及其光伏特性，对推进清洁能源技术研究，及实现太阳能光伏技术的进一步应用具有重要意义。

二、研究目的及内容本研究的主要目的是通过常见的溶胶-凝胶法和水热法，对TiO2纳米管的形貌、结构以及光伏特性进行制备和表征，并利用相关技术探究TiO2纳米管在光伏器件中的应用研究。

具体内容包括：1. 优化常见的溶胶-凝胶法和水热法，制备不同形态的TiO2纳米管，并对其形貌、结构进行表征；2. 分析制备的TiO2纳米管的光伏特性，包括光电转换效率、开路电压、短路电流和填充因子等，获得其光电性能；3. 探究TiO2纳米管在太阳能光伏器件中的应用，通过调整材料结构和光伏器件结构，以提高TiO2纳米管的光电性能。

三、研究方法及进度安排1. 利用溶胶-凝胶法和水热法制备TiO2纳米管，并对其形貌和结构进行表征，确定最优制备条件。

时间安排：第一年。

2. 在制备的基础上，分析TiO2纳米管的电子能带结构、光学性质和光伏特性，得到其光电特性数据。

时间安排：第二年。

3. 探究TiO2纳米管在太阳能光伏器件中的应用，优化器件结构以及纳米管材料结构，提高光伏性能。

时间安排：第三年。

四、预期成果及意义本研究旨在探究TiO2纳米管的制备、性能分析及其在光伏器件中的应用，获得TiO2纳米管在光电器件中的应用实践经验。

预期成果包括：1. 成功制备不同形态的TiO2纳米管，并对其形貌、结构等进行表征分析。

2. 获得TiO2纳米管的光伏特性数据，并探究其在太阳能光伏器件中的应用。

3. 为进一步提高TiO2纳米管在光伏器件中的应用水平提供一定的理论和实验基础。

TiO_2纳米管的制备方法(1)

第 4期
孔德国等 : T i O 2 纳米管的制备方法
[ 5]
97
氧化铝模板由于纳米孔垂直于表面并且相互平行 , 孔分布比较均匀, 因此, 在 T iO2 纳米管的制备中常采用阳极氧化铝模板 , 然后通过溶胶 - 凝胶法、液相或气相沉积法等技术来获得 T i O 2 纳米管。传统的模板合成法是将模板浸入 T i O 2 溶胶或 Ti C l3 ( T i F4 ) 溶液中, 通过 T iO2 胶粒进入模板孔洞形成凝胶或 T iC l3 ( T iF4 ) 溶液在孔洞中水解原位合成 Ti O2 纳米管。李晓红等
[ 6]
1998 年日本的 K asuga 小组首次采用水热法制备出内径约为 5nm, 外径约为 8nm, 长度为 100nm 的 Ti O 2 纳米管。随后这种制备 T i O2 纳米管的方法引起人们极大的关注。许多研究者通过改进实验原料和实验条件及后期处理方法制备出 T i O2 纳米管、纳米棒和纳米带。杨建军等
[ 12]
为了解决传
统模板法存在的问题, 采用气相沉积法在多孔氧化铝模板中制备出表面光滑、结构均匀的 T iO2 纳米管。这种方法也可以用来制备其它材料的纳米管。在模板合成法中可以通过选用不同孔径的模板制备出孔径不同的 T i O 2 纳米管, 并且可以调节模板在溶液中的浸泡时间或通入气体的量控制所制备的纳米管的管壁厚度。但是模板合成法中由于反应物很难填充整个模板孔洞 , 因此制备出的纳米管长度不均, 并且很容易制备出纳米管和纳米棒混合的纳米材料 , 而对纳米管和纳米棒进行分离是目前的一个难点 , 也是一个亟待解决的问题。同时 , 在后期去除模板的过程中难免对纳米管的形貌有所破坏 , 这会影响纳米管的性能。利用模板法所制备的 T i O2 纳米管的管径大 , 制备过程及工艺较复杂 , 现阶段较多采用水热法

TiO2纳米管的制备方法

TiO2纳米管的制备方法（1）10mol/L NaOH溶液的配制准确称取100.0145g固体NaOH，然后倒入250mL的烧杯中，加入去离子水，用玻璃棒搅拌至NaOH固体全部溶解，然后冷却至室温，然后再把溶液移入250mL的容量瓶中，再加去离子水稀释至刻度线，摇匀，待用。

（2）0.1 mol/L Mg(NO3)2溶液的配制准确称取 2.6125g的固体Mg(NO3)2·6H2O，然后倒入100mL的烧杯中，加入去离子水，用玻璃棒搅拌至Mg(NO3)2·6H2O固体完全溶解，然后把溶液倒入100mL的容量瓶中，再加入去离子水至刻度线，摇匀，待用。

（3）0.1mol/L HCl溶液的配制用量筒量取2.2mL浓盐酸，然后倒入100mL 的烧杯中，加入去离子水，用玻璃棒搅拌均匀后，倒入250mL的容量瓶中，再加去离子水至刻度线，摇匀，待用。

（4）1000mg/L甲基橙储备液的配制准确称取1.0021g固体甲基橙，倒入250mL的烧杯中，加入去离子水，用玻璃棒不断搅拌并加热至甲基橙固体全部溶解，然后冷却至室温，然后把溶液移入1L的容量瓶中，加入去离子水至刻度线，摇匀，放置于阴暗处，待用。

纳米管的影响因素探讨2.4 水热法制备TiO2（1）取四个干净的100mL的小烧杯，分别加入40mL、10 mol/L NaOH去离子水溶液和0.2g化学纯TiO2粉末，然后用玻璃棒搅拌均匀，然后将其分别转入50mL不锈钢高压反应釜（聚四氟乙烯内衬）中，密封，然后在180℃的条件下，在恒温干燥箱中反应，最后分别于12h、24h、36h、48h将其取出，贴上标签，让反应自然冷却至室温，然后将白色沉淀物离心分离，并用配制好的盐酸溶液洗涤3-4次，再用去离子水洗涤至pH=7，然后将产物在80℃条件下真空干燥4h，最后将上述产物在空气中用马弗炉450℃下烧结2h，研磨，装袋，待表征。

（2）取四个干净的100mL的小烧杯，分别加入40mL、10 mol/L NaOH去离子水溶液，然后，准确称量0.1g、0.2g、0.4g、1.0g化学纯TiO2粉末，分别加入到上述五个烧杯中，贴上标签，再用玻璃棒搅拌均匀，然后，把它转移到50mL 不锈钢高压反应釜（聚四氟乙烯内衬）中，密封，置于180℃恒温干燥箱中反应48h，然后把反应釜放置一段时间，自然冷却至室温，然后将白色沉淀物离心分离，并用配置好的盐酸溶液洗涤3-4次，再用去离子水洗涤至pH=7，然后将产物在80℃条件下真空干燥4h，最后将上述产物在空气中用马弗炉450℃下烧结2h，研磨，装袋，待表征。

TiO_2纳米管的制备方法

ｍｅｈｄｔｏ．Ｂｕｎｄｉｘｄｔｏｔｏｏｔｒｈｎｏｈｒｍｅｈｄｓｔａｏｃｏｉａｉｎｍｅｈｄｃｓｓｍｏｅｔａｔｅｔｏ．
Ｋｅｒｓｎｎｔｂ；ｔｍｐｅｍｅｈｄｙｒｔｅａｔｏ；ａｏｉｏｉａｉｎｍｅｈｄｙｗｏｄａｏｕｅｅｌｔｏ；ｈｄｏｈｒｌｍｍｅｈｄｎｄｃｘｄｔｔｏｏ
ＡｂｓｒｃｔａｔＳｖｒｌｐｒｐｒｔｏｔｏｓｏＯ２ｎｎｔｅ：ｔｍｐｅｍｅｈｄ、ｙｒｔｒｌｍｅｈｄａｄａｏｉｘｄａｉｎｍｅｈｄｌｔｄｅｅａｅａａｉｎｍｅｈｄｆＴｉａｏｕｂｅｌｔｏｈｄｏｈｅｍａｔｏｎｎｄｃｏｉｔｔｏａｅｓｕ — ｏ
第２２卷第４期２１００年ｌ２月
塔
里
木
大
学
学
报
Ｖ０＿２Ｎｏ４ｌ２．
Ｄｃ２１ｅ．ＯＯ
Ｊｕｏｍ￣ｏａｉＵｎｖｒｉｆＴｒｍｉｅ００００９０１９— ５８２１）４— ０６— ４０
ＴＯ纳米材料禁带宽度为３２ｖ是一种宽带ｉ．ｅ，
潜在的应用前景日益引起人们的关注。自从１９９８年日本的Ｋｓｇ小组首次采用水热法合成ＴＯａｕａｉ
隙半导体材料，由于具有耐久、全、安无二次污染等
ＫｏｇＤｅｕＺａｇＨｏｇｉｎｇｏｈｎｎｍｅ

TiO_2纳米管的制备及应用研究

keywordstio2nanotubessolarcellphotocatalysisgassensor前言纳米tio2是一种重要的无机功能材料由于其具有无毒气敏湿敏介电效应光电转换光致变色及催化活性高氧化能力强稳定性好等优点而被广泛应用于各种光催化反应技术中如自洁材料介电材料催化剂极载体传感器光催化太阳能电池光裂解水制氢以及光催化降解大气和水中污染物等领域io2纳米薄膜纳米粉体及掺杂改性的纳米tio2复合材料的制备结构相变及其应用已进行了大量研究
关键词 TiO 2 纳米管太阳能电池光催化气敏传感器
The Preparation and Applications of TiO2 Nanotubes
ZH ห้องสมุดไป่ตู้NG Yunhuai1 , H U Fu1, XIAO P eng2
( 1 Colleg e of Chemist ry and Chemical Eng ineering , Chongqing U niver sity , Cho ng qing 400044; 2 Colleg e of M athematics and Phy sics, Cho ng qing U niver sity, Cho ng qing 400044)
1. 2 模板合成法
模板合成法, 即把纳米结构基元组装到模板孔洞中而形成纳米管或者纳米丝的方法。实验中用到的模板有高分子模板、氧化铝模板、纳米孔洞玻璃模板、介孔沸石模板、蛋白模板、多孔硅模板、金属模板及表面活性剂模板。其中常用的模板主要是含有孔洞无序分布的高分子模板和有序孔洞阵列氧化铝模板 ( P AA ) 。目前 , 在模板合成法制备 T iO 2 纳米管过程中, 常采用的是有机聚合物模板或者表面活性剂模板和纳米阵列孔洞厚膜, 如氧化铝模板, 然后再通过电化学沉积法、溶胶- 凝胶法、溶胶- 凝胶- 聚合法等技术来制取 T iO2 纳米管[ 12] 。

纳米TiO2的制备

纳米TiO2的制备方法综述关键字：纳米TiO2制备均匀沉淀法实验操作前言：TiO2由于其粒子具有表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等性质使得其晶体具有优异的特性。

纳米Ti02在可见光区有较强的紫外光吸收能力、反射能力和散射能力，因此它可以广泛应用于防晒化妆品、光催化剂、高档涂料、人造纤维中。

由于其具有非常好的催化性能，可应用于空气净化、除臭杀菌、污水净化等领域。

同时Ti02纳米颗粒具有很好的亲油性和亲水性，可以制成防雾和自净化玻璃。

另外Ti02微粒具有良好的耐候性、耐腐蚀性、较高的热稳定性和化学稳定性、高比表面积、无毒、易分散、易烧结和低熔点等独特性能，又被广泛应用于功能陶瓷、油墨、高性能涂料、半导体材料、太阳能电池等诸多领域[1]。

目前，纳米Ti02的制备方法很多，一般可以分为物理法和化学法。

以下对Ti02纳米粒子的制备工艺进行了详细的分析和比较[2]。

1、物理法常用的物理法有气相冷凝法、粉碎法、真空冷凝法。

气相冷凝法是通过多种方法使物质挥发成气相，并经过特殊工艺冷凝成核得到纳米粉体。

由于使材料气化的方法有很多种，因此气相冷凝法的具体工艺也千差万别。

在气化和冷凝过程中须有保护性气氛，可以通过控制蒸发和冷凝的工艺条件来控制粉体的粒径。

气相蒸发沉积法、溅射法、蒸发-凝聚法、等离子法都是气相冷凝制备纳米粉体的重要方法,该方法制备的粉体纯度高，颗粒大小分布均匀，尺寸可控，适合于生产高熔点纳米金属粒子或纳米颗粒薄膜。

粉碎法，是利用球磨机转动和振动时的巨大能量，将原料粉碎为细小颗粒。

其制备纳米粉体的优点是工艺简单，易实现连续生产，并能制备出高熔点的金属和合金材料；缺点是其对设备要求很高，而且颗粒大小不均匀，容易引入杂质。

真空冷凝法用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。

其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。

2、化学法化学法在制备纳米Ti02粉体的方法中很重要，而目前研究最多的是气相法和液相法。

TiO2纳米管的制备及其亲水性研究 (2)

TiO2纳米管的制备及其亲水性研究摘要：通过阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列，再与壳聚糖膜为基底在不同压力，不同温度及保压时间压印，将TiO2纳米管阵列从壳聚糖基底中拔出，用测接触角仪测基底中被压印部分与水接触角，得出不同条件下压印基底疏水性，再与荷叶的疏水性相比较，最后用扫描电镜探测两者微观结构。

Abstract:Prepared by anodic oxidation of TiO2 nanotubes array, again with chitosan membrane base under different pressure, temperature and pressure, time stamped TiO2 nanotubes array from chitosan basal drew, measured with instrument measured in the basement contact Angle by stamping parts in contact with water pressure condition, different printed substrate, and hydrophobic lotus of hydrophobic, finally compared with scanning electron microscopic structure of detecting both.关键词：纳米管.壳聚糖.测量角.疏水性Keywords:nanotubes. Chitosan measuring Angle hydrophobic一, TiO2纳米管的制备1 实验方法：阳极氧化法。

2 实验原料及仪器：纯钛片 0.5%HF溶液稳压电源烧杯吹风机镊子3 二氧化钛纳米管阵列形成机理电化学阳极氧化法形成TiO2纳米管阵列的过程是电场作用下,浸入HF电解液中的钛基体表面阻挡层与电解液界面处出现TiO2生成和TiO2的化学溶解并生成纳米管的过程。

TiO_2纳米管的制备及光电催化分解海水制氢

（ｐｒｍｅｔｏｅｓｒＤｅａｔｎｆＣｈｍｉｔｙ，ＮａｃｎｉｅｓｔｎｈａｇＵｎｖｒｉｙ，Ｎａｃａｇ３０３ｎｈｎ３０１，Ｃｈｉａｎ）
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｉｎｏｕｂｒａｒｅｄｉｕｌｒｔｈｕｔａｅｗｅｅｆｂｉａｅｎｏｉｘｉａｉｎｔｅＯ２ｎａｔｅａｒｙｓｐｅｐｎｃａｏｔｅｓｂｓｒｔｒａｒｃｔｄｂｙａｄｃｏｄｔｏｎｉｈｒｅ
ｎｓｎｕｅｏｄｒｉｅｓｅｓａｄｔｂｒｅｌｓ，ｗｈｃｒｅｅｉｉｌｆｒｅｅｔｏｈｌａｒｒｎｐｒｉｇａｄｔｅｒｄｃｉｎｏｅｎｉｈａｅｂｎｆｃａｏｌｃｒ — ｏｅｐｉｓｔａｓｏｔｎｎｈｅｕｔｏｆｒ —
关键词：ｉ纳米管；电催化；氢ＴＯ。光制中图分类号：６３Ｏ４文献标识码：Ａ文章编号：０７７４（０２０ — ０２０１０ —５５２１）２０４ — ４
ＰｒｐｒｔｏｆＴｉｎｔｂｒｙｎｄＩｓＰｈｔｅｅｔＯａａｙｉｅａａｉｎｏＯ２ＮａｏｕｅＡｒａｓａｔＯ０ｌｃｒｃｔｌｓｓ
ＰｒｐｅｔｅｆＳｉｔｎｅｗａｅｎｏＨｙｒｇｎｏｒｉｓｏｐｌｔｉｇＳａｔｒｉｔｄｏｅ
ＸＩＮＧｉｇ，ＬＩＹｕ — ａＡＹｎｅｘｉｎｇ，ＰＥＮＧＳｈａ — ｉｏｑｎ，ＺＨＯＵｎｇＬａ

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

TiO2纳米管的制备及其亲水性研究
一, TiO2纳米管的制备
1 实验方法：阳极氧化法。

2 实验原料及仪器：纯钛片 0.5%HF溶液稳压电源烧杯吹风机镊子
3 二氧化钛纳米管阵列形成机理
电化学阳极氧化法形成TiO2纳米管阵列的过程是电场作用下,浸入HF电解液中的钛基体表面阻挡层与电解液界面处出现TiO2生成和TiO2的化学溶解并生成纳米管的过程。

在阳极氧化过
程的开始阶段,钛基体与电解液中的 O-2或OH-迅速生成一层很薄的氧化层,即阻挡层,并在
形成的阻挡层两边产生较大电场。

在电场的作用下,电解液中的氟离子定向撞击阳极钛基体表面并与之发生反应,从而在阻挡层的表面形成许多小凹坑,下述反应式表明阻挡层小凹坑
的形成原因:
随着TiO2生成和TiO2的化学溶解之间达到平衡，小凹坑逐渐变深进而形成纳米管。

4 实验装置：
4 实验步骤：○1取9片纯钛片磨平，用蒸馏水清洗后分3组,每组3片。

（只用蒸馏水清
洗吗？）
○2将氧化设备浸入体积分数为0.5%的HF溶液中，调节稳压电源使电压稳定在15V.
○3取第一组3片纯钛片编号为1,2,3 分别固定在阳极侵入HF溶液中反应35,40,45 分钟。

○4待反应完成后将钛片取出，取出时注意标记钛片的正反面（对着阴极为正面），用吹风机将钛片吹干
○5调节稳压电源使电压稳定在20V 取第二组钛片编号4,5,6号，重复○3○4步操作
○6调节稳压电源使电压稳定在25V 取第三组钛片编号 7,8,9号，重复○3○4步操作
4 实验现象: 没通电时Ti片表面有大量气泡冒出，接通电源后阴极有气泡出现并与阳极气泡一同消失。

制得样品吹干后表面呈浅绿色或淡紫色。

二, 亲水性的测量
1. 原理：TiO2纳米管的亲水性可通过测出水滴在其表面的接触角直观明了的表示出来。

2. 仪器：注射器，接触角测量仪，蒸馏水
3. 步骤：用注射器吸入蒸馏水，分别测出水在 9片样品表面的接触角，并且测出样品正反两面的接触角
4. 将测得数据记录在下面表格中
保存好标红色的这几个样品，开学拿去做扫描电镜。

由表中数据看出接触角最大的是第5号样品，分析表中数据可得出阳极氧化法制TiO2纳米管阵列最佳条件为：电压20V,反应时间为40分钟。

三,最佳条件下亲水性测量
再取6片磨平纯钛片分别在20V电压下反应40分钟制取TiO2纳米管阵列
(注：1-6号样品的数据由于粗心忘记记录了，只记录平均值了)这些数据很关键，能否重测，因为它反映了该条件实验结果的可重复性。

四，自己想法
1.从测得数据中观察样品正反面的亲水性几乎相同，正对或背对阴极面的阵列对亲水性没
影响
2.从反应机理中看出F 的浓度对管的长短与孔径大小有一定影响。

（怎么得到这个结
论？）
3.纳米管形成时，管中的氟离子,水分子等小颗粒物质可能对管阵地亲水性造成影响，这
是造成测得数据有些偏差较大的原因。

如果用超声波处理除去小颗粒会得到更准确的数据
4.TiO2纳米管形成是钛片被氧化为TiO2与TiO2中的Ti被氟离子置换而溶解达到的平衡。

如能改变平衡条件使溶解大于氧化而制得通透管那么管阵将更加不亲润。

（为什么？）5.纳米管孔径大小及管的长短对亲水性有一定的影响，孔径变大，管变长都会使纳米管阵
列亲水性减弱。

（怎么得到这个结论？）
6.纳米管的密度对亲水性可能也会有一定的影响，管变密亲水性减弱。

（怎么得到这个结
论？）
7.纳米管阵经不同温度的热处理会对管的硬度有不同程度影响，进而改变管阵地亲水性，
热处理时的保温时间长短可能也会对亲水性有一定的影响（需试验证实）
五，进一步实验
1.改变HF溶液的浓度，取大于0.5%和小于0.5%各取几组探究HF溶液的浓度对纳米管阵
列形成及其亲水性的影响。

——先不要作这个。

2.改变HF溶液的温度探究温度对纳米管阵列形成及其亲水性的影响。