电化学阳极氧化自组织TiO2 纳米管阵列的研究

为了弄清阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的影响因素及形成机理,研究了HF浓度W(HF)=0.1～1.0%,电压(5V～30V),时间(20min～120min)对阳极氧化TiO2纳米管阵列形貌的影响,用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行表征,并通过电流时间变化曲线探讨了TiO2纳米管阵列的形成机理.结果表明,氧化电压、电解液浓度、氧化时间是影响TiO2纳米管阵列形貌的主要因素,TiO2为不定形结构.只要延长时间,在低浓度W(HF)=0.1%HF溶液中也能得到TiO2纳米管阵列.阳极氧化的整个过程分为3个阶段,纳米管阵列的形成是场增强氧化、场增强氧化膜溶解和HF化学溶解共同作用并达到动态平衡的结果.     

阳极氧化膜对花萼状涡流阵列传感器裂纹监测的影响

针对飞机铝合金结构件表面具有阳极氧化膜的实际,制备具有不同厚度阳极氧化膜的2A12-T4铝合金试件,搭建疲劳裂纹监测系统,对花萼状涡流阵列传感器的裂纹监测特性进行了研究.研究表明:花萼状涡流阵列传感器可以对具有阳极氧化膜的铝合金结构疲劳裂纹进行有效监测,监测精度为1 mm;但阳极氧化膜的厚度会对花萼状涡流阵列传感器的裂纹监测特性产生显著影响,随着阳极氧化膜厚度的增大,传感器的输出信号幅值增加,裂纹监测能力明显降低.     

Pt/CNT修饰的TiO2纳米管在甲醇催化氧化中的应用

为了开发TiO2纳米管在电化学中的应用,该文制备了Pt/CNT/TiO2复合电极,研究其作为高效绿色新能源电极材料的应用.以300nm长的TiO2纳米管阵列为基底,聚乙二醇6000为碳源,镍为碳的催化剂,使无序的碳纳米管(CNT)生长在TiO2纳米管阵列的表面,呈现出多孔网络状结构.在CNT/TiO2复合纳米管上应用恒电流法沉积Pt纳米颗粒,使之高度分散在TiO2纳米管的表面.该复合材料具有很好的吸附性和导电性,是一种性能优异的甲醇催化氧化反应(MOR)的新阳极材料.当Pt的负载量为50.52μg cm-2,MOR电流密度高达178.2 mA,获得了良好的催化效率.     

弹性基体对磁场中输流纳米管的振动影响

基于非局部连续介质理论,对处于轴向磁场作用下嵌入弹性基体中的输流单层碳纳米管(SWCNT),应用哈密顿原理,采用Euler-Bernoulli梁模型,建立了固支边界条件下该系统的横向振动微分方程.方程中计及磁场力与小尺度效应,弹性基体等效为Pasternak弹性模型.应用微分变换法(DTM)求解方程,着重研究了弹性基体、轴向磁场及小尺度效应耦合作用时该纳米输流管道系统振动稳定性问题.数值计算结果表明：弹性基体与轴向磁场均能提升系统的稳定性;而小尺度效应则降低系统稳定性.进一步的研究表明：随着弹性基体的增强,磁场对系统稳定性的影响受到一定程度的抑制;而对于小尺度效应而言,弹性基体的剪切参数抑制小尺度效应对系统稳定性的影响,但弹性参数放大了这一影响作用.     

基体对SnO_2 UPF成膜结构的影响

对不同基体上采用直流气体放电活化反应蒸发沉积法（ＤＣ－ＧＤＡＲＥ）制备的氧化锡超微粒薄膜的晶相结构进行了分析。结果表明：不同的基体对此类薄膜的生长有极重要的影响作用。     

TiO2-SnO2复合氧化物介孔薄膜的气敏特性研究

采用蒸发诱导自组装工艺制备了TiO2-SnO2介孔金属氧化物薄膜。采用静态配气法,研究了不同掺杂量SnO2对TiO2元件气敏性的影响,并通过测定电化学阻抗谱,分析了介孔金属氧化物的气敏机理。结果表明:随着SnO2掺杂量的增加,TiO2元件对乙醇气体灵敏度也随之提高,而初始响应温度则随之降低。在250℃时,20%-TiO2和SnO2元件对体积分数为500×10-6乙醇的灵敏度分别为13.24和14.26。阻抗分析表明:复合氧化物对还原性气体敏感过程具有明显容抗特征。     

TiO2—V2O5—Li2O系湿敏陶瓷材料的改性研究

研究了掺杂ＺｎＯ对ＴｉＯ２－Ｖ２Ｏ－Ｌｉ２Ｏ系湿敏材料结构及性能的影响。结果表明：参杂ＺｎＯ改善了材料微结构，提高了材料的硬度，烧结温度，湿度灵敏度及稳定性，改性材料以ＴｉＯ２为主相，粒界生成ＬｉＺｎＶＯ４感湿玻璃，其中低Ｖ２Ｏ５掺杂的材料Ａ孔隙度及灵敏度较高，高Ｖ２Ｏ５掺杂的材料Ｂ固有阻值低。     

ZrO2:TiO2复合纳米纤维湿度传感器的直、交流特性研究

利用ZrO2:TiO2复合纳米纤维制作了特性良好的电容型湿度传感器.该湿敏元件在100 Hz测量频率下灵敏度较高,线性度较好.其电容值在11％ ～98％相对湿度范围内从20 pF变化到1.5×105 pF.文中从直流特性(伏安特性、极性反转瞬时性)和交流特性(复阻抗)的角度分析了该湿敏元件的感湿机理.利用瞬时直流极性反...     

钼掺杂降低TiO2氧敏薄膜最佳工作温度研究

用直流反应磁控溅射法在陶瓷基片上制备出TiO2薄膜.并进行1100℃,2h的退火处理.配置钼酸铵溶液,利用浸渍法处理TiO2薄膜若干时间.取出后,进行500℃,3h退火处理.用气敏测试箱对制备出的TiO2薄膜的氧敏特性进行试验测试,发现对氧气有很好的敏感特性,比未经此项工艺处理的TiO2薄膜的最佳工作温度降低100℃,为300℃左右,并进行SEM测试,分析其表面结构,研究气敏机理.     

一种便携式TiO2薄膜乙醇气敏传感器的研制

研制了一种适合于乙醇检测的新型TiO2基薄膜气敏传感器.敏感材料是采用直流磁控反应溅射法制备在Al2O3陶瓷管上的TiO2薄膜,薄膜经过退火处理(500℃、3 h)后,得到对乙醇蒸汽具有很好选择性和灵敏度的锐钛矿相TiO2,其最佳工作温度为270℃左右,响应时间2 s,恢复时间3 s.测量电路采用以ARM7为核的LPC2131微控制器实时监测电源电压,自动调整占空比,从而实现对加热温度的精确控制.通过测量敏感薄膜的电阻,并与乙醇气体浓度进行校准,最终显示被测气体的浓度.整个传感器采用低功耗设计,具备报警功能,同时提供了一个友好的用户界面.     

非线性映照遗传算法在稀土元素掺杂改性纳米TiO2构效关系中的应用

TiO₂具有很好的紫外吸收和高催化活性。作为一种廉价和环境友好的光催化剂,纳米TiO2在废水处理、空气净化和太阳能电池等方面都具有潜在应用。稀土掺杂可以有效提高纳米二氧化钛的光催化降解活性。为筛选出优良的催化剂,必须对稀土元素掺杂改性纳米TiO2构效关系进行深入研究。作为一种良好的数据挖掘手段—非线性映照技术,有利于分类识别和优化控制,本文首次将其应用于光催化纳米TiO2材料XRD参数与活性关系方面的研究。首先,通过溶胶-凝胶法制备了不同稀土的不同掺杂量的纳米TiO2光催化剂,进行了XRD测试,然后在紫外光源下对降解甲基橙光催化活性进行了测定。并从XRD参数进行非线性映照分析出物以类聚的活性结果。结果表明,掺杂后TiO2纳米粒子晶粒尺寸变小,且掺杂量越大,晶粒尺寸越小。在掺杂量为0.05mol%时,样品K值最大,即催化活性最高,且活性顺序为Eu>Y>Ce。灰色映照结果与光催化活性测定的结果吻合得很好。非线性映照利用遗传算法工具箱可很好地解决催化剂的构效关系。数据挖掘既是方法又是手段,它能帮助我们研究出有效的催化剂,因此应予以珍视并加以应用。     

Fe-N共掺杂纳米TiO_2/SO_4~(2-)的合成

以工业级异丙醇钛为钛源,正丙醇为溶剂,浓硫酸为催化剂和抑制剂,乙酰丙酮为稳定剂,硫酸铁为铁源,尿素为氮源,采用溶胶一凝胶法制各了Fe-N共掺杂的纳米TiO_2/SO_4~(2-)。利用XRD、UV-vis.N_2吸附脱附、SEM对所制备的材料进行了表征。结果表明:合成的Fe-N共掺杂的纳米TiO_2/SO_4~(2-)为锐钛矿型,随着掺杂量的增加,吸收边逐渐红移,在Fe和N掺杂量均为3.0wt%时红移效果最佳,且吸收边红移至495 nm附近,在可见光区的吸收强度随着掺杂量的增加而增大。     

聚乙烯吡咯烷酮改进TiO2薄膜的可见光增强氧敏特性

室温下工作的半导体气敏材料是一个有吸引力的研究方向。本文以钛酸四丁酯和乙醇胺为主要原料,用溶胶-凝胶法在氧化铝陶瓷片上制备了一种TiO2气敏膜。在可见光照射下,这种气敏膜在室温附近就有明显的可见光增强氧敏性;通过不同溶胶体系的对比,溶胶中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP),烧结后的TiO2膜光增强氧敏性最好,但在添加PVP的同时再添加柠檬酸,则光增强氧敏性下降;扫描电镜下观察,添加PVP的溶胶烧结后获得一种多孔结构的TiO2膜;而不加PVP,或添加PVP的同时再添加柠檬酸的溶胶烧结后获得的是一种连续,致密和有微裂纹的的TiO2膜。对上述PVP促进多孔结构形成的机理进行了分析,最后对半导体可见光增强气敏性的原理和气敏材料改进的方法进行了简要的讨论。     

水基TiO2纳米浆体的制备及其分散稳定研究

纳米TiO2颗粒经表面处理制得稳定分散的水基TiO2浆体.谢乐公式计算出晶粒平均粒径均为58.0nm左右,HRTEM谱图观察晶粒粒径约为50nm左右与谢乐公式计算相一致,且纳米粒子基本呈椭圆形,SDBS包覆于纳米粒子表面,起到空间位阻作用抑制了纳米颗粒的团聚.实验研究了溶液pH值、分散处理时间和分散剂用量等因素对浆体稳定性的影响,结果由FT-IR分析表明,较佳的工艺条件下制得的浆体溶液中,SDBS对TiO2颗粒的吸附方式由物理吸附趋于化学吸附,并以多层吸附的形式通过静电作用和空间位阻作用有效防止纳米粒子团聚,制得了稳定分散的水基纳米TiO2浆体.