TiO_2纳米棒复合材料的制备及生长过程研究

采用乙醇/水混合溶剂热法,制备以粉煤灰空心微球为基底的TiO_2纳米棒复合材料,研究了不同制备条件下纳米棒的形貌特点,分析其生长过程。结果表明:TiO_2纳米棒为金红石相,其形貌和尺寸与乙醇溶剂、钛源浓度、反应时间密切相关,适量的乙醇溶剂,使纳米棒结晶效果变好,四方棒状形貌明显,随着钛源浓度和反应时间的增加,TiO_2纳米棒尺寸增大;TiO_2纳米棒复合材料对罗丹明B具有较好的光催化降解效果。     

水热法制备高定向掺铝氧化锌纳米棒阵列

为了制备高定向光电性能优异的掺铝氧化锌(ZAO)纳米棒阵列,采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备掺铝氧化锌薄膜,以ZAO薄膜为种子层,通过控制掺铝量、稳定荆等工艺参数,采用水热法制备出了高定向ZAO纳米棒阵列.实验表明,铝掺杂量为2%,直径在50nm左右的ZAO纳米棒阵列薄膜具有最好的光致发光性能,表面活性剂可以促进ZAO纳米结构的棒状生长,形成高定向ZAO纳米棒阵列.     

磁控溅射制备的Au-TiO_2纳米棒阵列的光降解研究（英文）

通过磁控溅射制备了对齐的Au-TiO_2纳米棒阵列,Au-TiO_2纳米棒的制备通过直流反应磁控溅射法在室温中进行,之后在500℃的空气中热处理2 h,热处理导致Au-TiO_2纳米棒的Au纳米粒子嵌入到锐钛矿相TiO_2纳米棒中,与传统方法制备的纯TiO_2纳米棒相比,这些Au-TiO_2纳米棒表现出较低的光致发光强度和较高的光吸收性,并且对可见光反应强烈。TiO_2纳米棒中的Au纳米颗粒能够抑制电荷复合。     

阳极氧化制备工艺对TiO_2纳米管阵列显微形貌的影响

为改善TiO_2纳米管阵列结构有序性和形貌完整性,以NH4F-丙三醇-水溶液为电解液,采用一次阳极氧化法和二次阳极氧化法在Ti片表面制备TiO_2纳米管阵列,借助扫描电子显微镜和原子力显微镜,研究一次阳极氧化电压、二次阳极氧化法制备过程中阳极氧化电压和一次阳极氧化时间以及退火温度对TiO_2纳米管阵列显微形貌的影响。结果表明,采用一次阳极氧化法在5~25 V电压下阳极氧化Ti片120 min后均可制得有序排列的TiO_2纳米管阵列,纳米管外侧面具有"竹节状"结构特征,纳米管平均管径和管间距随氧化电压升高而增大;一次阳极氧化法在20 V/120 min下制得的TiO_2纳米管阵列相对较优,其表面平整度高。在相同氧化电压下采用二次阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列不能有效改善阵列的有序程度和表面平整度。600℃退火会促进TiO_2纳米管层/钛金属界面处的热氧化物层生长。     

氧化参数对TiO_2纳米管结构及双室光电化学池产氢性能的影响

采用乙二醇电解液,在不同氧化电压、氧化时间条件下通过阳极氧化纯钛片制备了一系列TiO_2纳米管阵列薄膜。使用场发射扫描电镜(FESEM)表征TiO_2纳米管的表面、断面形貌,探讨氧化时间及氧化电压对纳米管生长速率的影响。同时通过电化学方法测试TiO_2纳米管的光电化学性能,以无外加电压下双室光电化学池中的产氢量考察其光催化活性。结果表明,相比延长氧化时间,提高氧化电压更容易获得高长/径比的TiO_2纳米管阵列,同时可显著提高TiO_2纳米管的光电流、光电转换效率及产氢量。     

基于两步法阳极氧化的TiO_2纳米管阵列制备研究

采用低浓度的无机溶剂HF溶液(0.05%,质量分数)对溅射在硅基底上的400 nm钛薄膜进行阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列,并利用SEM对制备出的TiO_2纳米管阵列进行表征。实验结果表明,通过优化阳极氧化电压幅值、电压施加方式和氧化时间,均可有效控制纳米管阵列的尺寸和形貌。首先施加0.5 V的低电压28 min,在低浓度的HF溶液中阳极氧化钛薄膜制备TiO_2纳米管阵列,其管径可达120 nm左右。在此基础上,对电压施加方式进行改进,提出两步法施加电压方式,并优化氧化时间,在硅基底钛薄膜上制备出管径为100~270 nm结构紧密有序的TiO_2纳米管阵列,明显优于钛薄膜在有机电解液中氧化制备的管径为70~100 nm的TiO_2纳米管阵列。     

纯钛表面TiO2纳米棒阵列的制备及其形成机理研究

采用阳极氧化恒流法在含NH4F的电解液中,以钛片为基体制备出高度有序、均匀的TiO2纳米棒阵列。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对TiO2纳米棒阵列的表面形貌、组成、结合价态、晶相等结构特征进行了表征。结果表明,所制备的TiO2纳米棒阵列均匀分布、排列有序、沿垂直基体方向择优生长。纳米棒的平均直径约为25.68nm,平均长度约为91.35nm,长径比为3.56,平均分布密度约为189～197根/μm2;550℃热处理后生成的TiO2纳米棒阵列具有金红石型结构,结晶度为28.6%,沿(110)面取向生长。     

敏化太阳能电池电极的制备与性能研究

通过水热法制备了TiO_2纳米棒阵列、纳米片和微球,并在此基础上制备了复合TiO_2电极,分析了不同配比的复合电极的光电性能。结果表明,在复合太阳能电极中增加TiO_2纳米片的含量可以提升整体的晶化效果;不同TiO_2纳米片含量的复合电极荧光峰强变化特征相似,4种不同TiO_2纳米片含量的复合电极中,50NS复合电极的荧光峰处于最低值且具有最小的界面电阻,电子的传输速率将更快;在TiO_2纳米片含量为50%时,即50NS复合TiO_2电极的光伏性能最好。     

有机电解液中钛基材表面TiO2纳米管阵列生长机制的研究

采用恒压阳极氧化法在有机电解液(NH4F/甘油、NH4F/乙二醇)中制备TiO2纳米管阵列,研究了阳极氧化电压、时间、电解液成分对纳米管阵列形貌、生长过程的影响,并提出了有机电解液中TiO2纳米管阵列的生长机制.研究表明:有机电解液中,获得纳米管阵列的电压范围更为宽泛,纳米管的生长时间也更长;在不同含水量的有机电解液中,可以制备出形貌不同的纳米管阵列;有机溶剂的高粘度、低含氧量提高了纳米管生长速度的同时控制着纳米管的腐蚀速度,因此在有机电解液中可以制备更大长径比的TiO2纳米管阵列;乙二醇电解液中纳米管的生长速度大于甘油电解液,并可制各出64μm的TiO2纳米管阵列.     

水热法制备新型TiO_2薄膜及其机理

用酞酸丁酯和盐酸通过两步水热法制备了一种新型双层Ti O2薄膜。其水热过程包括生长过程和刻蚀过程。在生长过程制备了一种上层为纳米棒团簇,下层为纳米棒阵列的双层结构。在随后的刻蚀过程中,上层的纳米棒团簇转变为纳米管团簇,下层的纳米棒阵列转变为直径在20~25 nm的纳米线阵列。刻蚀过程上下两层出现不同形貌的主要原因为金红石相Ti O2的各向异性以及纳米棒外壁和内部的不同界面能。新型薄膜作为染料敏化太阳能电池的光阳极时能量转换效率高。     

Hydrothermal growth of well-aligned TiO2 nanorod arrays： Dependence of morphology upon hydrothermal reaction conditions

Well-aligned TiO2 nanorod arrays (TNAs) were prepared on pretreated quartz substrates via hydrothermal method.The effect of the different preparation conditions on the growth morphologies of TNAs was systematically investigated by X-ray diffraction (XRD) and field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM).The photocatalytic properties were tested by photodegradation of a methyl blue solution.It is demonstrated that the hydrothermal reaction conditions,such as precursor concentration,hydrothermal reaction temperature,and hydrothermal reaction times,can greatly affect the growth of TNAs.Controlling the preparation process,TNAs with 2 μm in length and 140-170 nm in diameter and well-aligned orientation have been successfully prepared.The photocatalytic experiment results indicate that TNAs have much better photocatalytic activity than TiO2 nanoparticles.     

The effect of seed layer on morphology of ZnO nanorod arrays grown by hydrothermal method

Well-aligned ZnO nanorod arrays were synthesized by hydrothermal method on Si substrates that were covered with pre-deposited ZnO films as seed layers. The ZnO seed layers were deposited by RF magnetron sputtering. It is found that the seed layers prepared under different oxygen partial pressure sputtering parameters and annealing treatment have a great influence on the morphology of the ZnO nanorod arrays grown subsequently on them. Furthermore, growth positions of nanorod/microrod arrays were selectively controlled on the lithography-assist ZnO seed layer.     

Ag-TiO2纳米棒阵列的抗菌性和光催化性能研究

目的：制备一种高抗菌性和高光催化活性的Ag掺杂TiO2（Ag-TiO2）纳米棒阵列。方法通过磁控溅射与水热复合处理法,在钛箔片表面制备出Ag掺杂TiO2（Ag-TiO2）纳米棒阵列,酸化处理过的试样在500℃下煅烧2 h。采用X射线衍射（XRD）进行物相分析,利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、场发射透射电子显微镜（TEM）、能量分散谱仪(EDS)观察试样的表面、截面形貌、微观结构和组成,并探究其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌性能和对亚甲基蓝的光催化降解能力。结果该工艺下制备的 Ag-TiO2纳米棒大小均匀,取向明显,主要由锐钛矿型 TiO2相组成。Ag-TiO2纳米棒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有优异的杀菌效果,杀菌率几乎达到100%。Ag-TiO2纳米棒能有效地提高亚甲基蓝的降解率。结论磁控溅射与水热复合处理法在钛箔片表面成功制备出Ag-TiO2纳米棒阵列,此阵列具有优异的杀菌能力、高抗菌和光催化降解性能。     

硅基底TiO2纳米管阵列的制备

本文采用磁控溅射方法在硅基底上沉积一层金属钛膜,用于取代传统阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列所用的金属钛片.分别在乙二醇和丙三醇两种电解液中进行阳极氧化,均在硅基底上形成了高度有序的TiO2纳米管阵列.该方法与硅工艺集成技术兼容,有利于基于TiO2纳米管阵列的微纳米器件的设计和制造.     

Growth of ZnO nanorod arrays on soft substrates by hydrothermal process

ZnO nanorod arrays with quite homogeneous size and shape were fabricated by introducing ZnO seed-layer as nucleation centers on the soft ITO substrates prior to the hydrothermal reaction. The samples were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction and photoluminescence method. After the ZnO seed-layer is introduced, the resulting deposits on the substrates develop into nanorods, and the diameter decreases obviously to about 100 nm. Influences of the coated nanocrystal seed nuclei on the morphology of ZnO nanorod arrays were discussed. The results show that each nanorod is monocrystalline with wurtzite-type structure and oriented in c-axis direction. The increase of the intensity ratio of ultraviolet to visible emissions in room-temperature photoluminescence spectra and the decrease of the ultraviolet PL linewidths show the improvement of the quality of ZnO nanorods. A simple and effective method to synthesize ZnO nanorod arrays with fairly uniform size and shape on soft substrates is dip-coating ZnO nanocrystals prior to hydrothermal reaction, and it may be also feasible for the fabrication of other small-size metal oxide nanostructures on soft substrates.     

密度可控钛纳米棒阵列的制备及其矿化性能研究

通过控制电解液中的草酸含量,在医用纯钛表面构建密度可控的钛纳米棒阵列。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM)对钛表面纳米棒阵列形貌和密度进行了表征,并在模拟体液(2SBF)中对其矿化性能进行研究。结果表明:钛纳米棒阵列密度随着草酸含量的增加而增大,钛表面构建纳米棒阵列结构有利于类骨钙磷矿物的沉积,当纯钛表面纳米棒阵列密度为(1.79±0.04)×1010/cm2时,在模拟体液中矿化性能优异,可见这种结构有利于材料与骨组织形成骨性结合,提高临床疗效。     

钛基表面PDLLA/ZnO纳米阵列材料的制备及生物学性能

采用水热生长法,在钛基表面制备高度有序、尺寸可控的氧化锌纳米棒阵列,再通过静电吸附的方法在其表面自组装一层具有良好生物相容性的聚乳酸生物涂层。利用SEM,MTT,LDH方法对细胞形态和生物活性进行表征。结果表明,氧化锌阵列上细胞形态呈圆形,无铺展现象。而经聚乳酸修饰过的材料表面MC3T3细胞外基质铺展较好,细胞分泌的丝状伪足嵌入了阵列结构的空隙中,并且表面细胞数量最多,细胞活性明显高于氧化锌纳米棒及纯钛片。结果表明,聚乳酸涂层提高了氧化锌阵列的生物相容性,为细胞生长提供适宜的微环境,有效促进了细胞的黏附与增殖。     

Fabrication of highly oriented ZnO nanorod arrays by galvanostatic deposition

Highly oriented ZnO nanorod arrays were suecessfully prepared on the indium tin oxide (ITO) substrate using a galvanostatic electrodeposition method.The ITO substrate was pretreated with ZnO nanoparticles via simple low-temperature solution route.The crystallinity,microstructure of surface,and optical properties of the obtained ZnO were characterized by X-ray diffraction,scanning electron microscope,and transmittance spectrum.The results indicate that the average diameter of ZnO nanorod arrays is about 30 nm,and the narrow size distribution ranges from 20 to 50 nm The nanorod arrays are growing along [001] direction with an orientation perpendicular to the substrate.When the wavelength of incident is over 380 nm,the ZnO nanorod arrays show a high optical transmission of above 95%.Furthermore,the possible growth mechanism of the nanorod arrays was discussed.