磁控溅射制备的Au-TiO2纳米棒阵列的光降解研究

首次通过磁控溅射制备了对齐的Au-TiO2纳米棒阵列,Au-TiO2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500oC的空气中热处理两小时,热处理导致Au-TiO2纳米棒的Au纳米粒子嵌入到锐钛矿相TiO2纳米棒中, 与传统方法制备的纯TiO2纳米棒相比, 这些Au-TiO2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. TiO2纳米棒中的Au纳米颗粒能够抑制电荷复合     

利用磁控溅射研究Au-TiO2薄膜的光催化活性

首次通过磁控溅射制备了对齐的Au-TiO2纳米棒阵列,Au-TiO2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500oC的空气中热处理两小时,热处理导致Au-TiO2纳米棒的Au纳米粒子嵌入到锐钛矿相TiO2纳米棒中, 与传统方法制备的纯TiO2纳米棒相比, 这些Au-TiO2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. TiO2纳米棒中的Au纳米颗粒能够抑制电荷复合     

TiO_2纳米棒阵列的水热法制备及表征

采用水热法在玻璃基片上制备了TiO_2纳米棒阵列,系统研究了制备条件对阵列形貌的影响,分析了其生长过程及生长机理.利用XRD、FE-SEM、TEM对制备样品进行了分析及表征,并测试了它的光催化性能.结果表明:TiO_2纳米棒为金红石单晶结构,TiO_2晶核在基片活性位点快速成核并沿[001]方向生长成纳米棒,前驱液浓度增加,TiO_2纳米棒密度及尺寸都增大,水热温度升高,结晶发育程度变好,四方棒状形貌越明显,TiO_2纳米棒阵列对甲基兰具有较好的降解效果.     

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。     

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。     

Au/TiO_2阵列材料的制备及其光催化性能研究

利用纳米自组装技术,结合溶胶凝胶工艺,制备了反蛋白石结构Au/TiO_2阵列材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等手段对考察了复合薄膜的结构和光催化性能。结果表明,Au/TiO_2阵列材料具有大比表面积特性和相互贯通的孔道结构,更有利于金纳米粒子的均匀分布和反应物质的传输,因此取得了优异的光催化性能。     

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。     

纳米SCR催化剂Ce-V/TiO_2的制备与研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备选择性催化还原(SCR)脱硝反应复合纳米催化剂Ce-V/TiO_2,在不同的实验条件下制备出一系列的TiO_2凝胶用作催化剂载体.然后通过浸渍法依次负载CeO_2和V_2O_5于多孔TiO_2载体.用氨气作为还原性气体,对选择性催化还原NOx进行实验研究.在不同的TiO_2载体煅烧温度、CeO_2和V_2O_5负载量以及催化还原反应温度等条件下,对催化剂的表面结构和催化性能采用BET、XRD、SEM等手段进行表征分析.结果表明,纳米Ce-V/TiO_2固溶体复合催化剂以及对其制备工艺技术参数的优化可增大催化剂的比表面积和微孔体积,使催化剂的催化活性有很大的提高.此外,相当数量的多孔纳米TiO_2大大增加了光催化活性的有效面积,有利于增大与反应物的接触面积和提高光催化活性.当载体TiO_2 的煅烧温度和催化还原反应温度为500 ℃时,5%Ce-10%V/TiO_2催化剂反应的NO_x转化率可达96.2%.     

Au/Al_2O_3层状复合纳米涂层的制备及其抗氧化性能(英文)

采用磁控溅射法成功制备Al2O3/Au层状复合纳米涂层,所制备的涂层结构致密且由Al2O3层和Au层交替组成。采用高温循环氧化实验对复合涂层在不锈钢基体上的高温抗氧化性能进行分析评价。结果表明:Al2O3/Au层状复合纳米涂层极大地改善不锈钢基体的抗氧化和抗剥落性能。其抗氧化机理与涂层能够有效地抑制氧向合金基体的扩散并促进不锈钢基体中Cr元素的选择性氧化有关;抗剥落机理可归因于复合涂层中的Au层和纳米结构的Al2O3层能够有效地松弛高温热循环过程中产生的热应力,从而提高涂层的抗剥落性能。     

稀土金属Tb催化制备GaN纳米棒(英文)

利用稀土金属Tb作为催化剂,通过氨化磁控溅射在Si(111)衬底上的Ga2O3/Tb薄膜制备出GaN纳米棒。X射线衍射和傅里叶红外吸收谱测试结果表明,制备的样品为六方结构的GaN。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜对样品进行测试,结果显示样品为单晶结构的纳米棒,直径为80～200nm,长度达几十微米。最后简单地讨论了GaN纳米棒的生长机制。     

室温下反应磁控溅射沉积氧化钛薄膜光学性能和力学性能研究

目的通过对比不同溅射功率和氧气分压下氧化钛薄膜性能的变化规律,分析其力学性能和光学性能的关系。方法在室温条件下,采用直流反应磁控溅射技术在K9玻璃基底上沉积TiO_2薄膜,通过紫外可见红外分光光度计和椭偏仪对薄膜的光学特性进行分析,通过微纳米压痕技术对薄膜的力学性能进行表征。结果在给定工艺参数范围内,薄膜的光学折射率与纳米硬度和弹性模量正相关,随着溅射靶功率的增大,所制备薄膜的折射率、纳米硬度和弹性模量随之增大,而薄膜的光学带隙则随着溅射功率的增大而下降。同时,O_2流量对薄膜的光学性能和力学性能的影响更明显,在较低O_2流量条件下(Q(Ar)/Q(O_2)=10/1),所制备薄膜的折射率减小而光学带隙变大,随着O_2流量进一步减少(Q(Ar)/Q(O2)=20/1),薄膜的折射率增大而光学带隙减小,但薄膜的纳米硬度和弹性模量随O_2流量的减少而下降。结论磁控溅射沉积TiO_2薄膜的折射率与其光学带隙反向相关,而仅在适量氧气条件下所制备的薄膜的力学性能与光学特性有相关性。     

高折射率锐钛矿TiO2薄膜的低温直流磁控溅射制备技术

目的研究低温条件下高折射率锐钛矿结构TiO_2薄膜的制备条件及影响因素。方法用直流磁控溅射技术(DCMS)和改进的直流磁控溅射技术(能量过滤磁控溅射技术,EFMS)制备TiO_2薄膜。采用正交试验方法研究DCMS技术工艺参数对TiO_2薄膜的影响,确定了低温制备高折射率锐钛矿TiO_2的最优制备条件,在该最优制备条件下,又采用FEMS技术制备了TiO_2薄膜,并对比两种技术制备的薄膜。TiO_2薄膜的微结构用X射线衍射和Raman光谱衍射进行表征,样品的表面形貌用扫描电镜SEM进行观察,薄膜的光学特性用椭偏光谱仪测试、拟合处理得到。结果在较低的温度100℃下,利用DCMS和EFMS技术制备的TiO_2薄膜具备良好的单一锐钛矿结构。EFMS技术制备TiO_2的孔隙率为4.7%,550 nm处的折射率为2.47,平均晶粒尺寸为12.5 nm。经计算,DCMS和EFMS技术制备的TiO_2薄膜的光学带隙分别为3.08 e V和3.37 e V。结论利用DCMS技术和EFMS技术可在低温制备出锐钛矿TiO_2薄膜,EFMS技术制备的薄膜孔隙率较低,折射率较高,晶粒较均匀细小,光学带隙较大。     

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。     

以WS_2/g-C_3N_4杂化复合物为共催化剂提高TiO_2光催化活性（英文）

采用液相剥离和溶剂热法制备TiO_2/WS_2/g-C_3N_4复合光催化剂。通过液相剥离的方法在乙醇体系中将块状WS_2和C_3N_4剥离得到相应的纳米片;利用热处理法使TiO_2纳米粒子原位生长并固定于WS_2/g-C_3N_4纳米片上。采用光催化降解甲基橙(MO)来评价TiO_2/WS_2/g-C_3N_4的光催化活性。结果表明,TiO_2/WS_2/g-C_3N_4复合光催化剂的光催化活性远高于纯态TiO_2,g-C_3N_4及TiO_2/g-C_3N_4复合物,这主要归因于WS_2/g-C_3N_4杂化复合物与TiO_2纳米粒子之间的协同作用,有效促进了复合光催化剂中光生电子/空穴对的分离,提高了光子的利用率。活性自由基的捕获实验表明,·O_2~-对MO的降解起着决定性的作用,这说明·O_2~-是光催化反应过程中主要的活性自由基。     

Au核壳纳米催化剂的制备及性能研究

采用化学镀工艺,制备了催化性能优良的Au核壳结构纳米催化剂,表面Au颗粒粒径约为16nm,结构致密,单分散程度较高。利用扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis),结合产H2量测试,研究了络合剂和还原剂的加入顺序对Au核壳结构纳米催化剂催化性能的影响。结果表明:先加络合剂所制备样品在亚甲基蓝脱色反应中表现出最高的反应速率和产氢量,具有最高的催化反应活性。较高的纳米Au颗粒粗糙度和Au负载量是其取得优良催化活性的原因。     

Ni-TiO_2复合纳米晶的晶粒生长及热稳定性（英文）

系统研究Ni-TiO_2复合纳米晶的晶粒生长及热稳定性。通过电沉积法制备Ni-TiO_2复合纳米晶,并在电沉积过程中改变纳米TiO_2纳米颗粒含量,制得不同TiO_2含量的Ni-TiO_2复合纳米晶。详细讨论TiO_2含量对晶粒尺寸、相结构和显微硬度的影响;并考察不同TiO_2含量Ni-TiO_2复合纳米晶在加热过程中对应晶粒的生长和扩散机制。400°C退火处理保温90 min之后,掺入20 g/L TiO_2的复合纳米晶具有最佳的显微硬度,达到HV_(50) 270。激活能的计算结果表明,高温时晶格扩散为复合纳米晶生长的主导机制;高温时增加TiO_2纳米颗粒含量能提高晶粒生长的激活能,从而抑制晶粒生长。     

无模板剂的溶胶-水热法合成具有可见光响应的氮掺杂混晶 TiO2(锐钛矿/金红石/板钛矿)纳米棒束

采用无模板剂的溶胶-水热法制备了具有可见光响应的N掺杂锐钛矿/金红石/板钛矿型TiO_2(N-TiO_2)纳米棒束,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对获得的样品进行了表征。以甲基橙为模型反应物,评价了N-TiO_2纳米棒束的光催化活性。表征结果结合光催化活性评价结果显示,与P25-TiO_2相比,N掺杂、混晶及纳米棒束之间的协同作用是所制备的混晶N-TiO_2纳米棒束具有良好光催化活性的主要原因,并对混晶N-TiO_2纳米棒束光催化降解甲基橙的机理进行了探讨。     

无模板剂的溶胶-水热法合成具有可见光响应的氮掺杂混晶TiO_2(锐钛矿/金红石/板钛矿)纳米棒束（英文）

采用无模板剂的溶胶-水热法制备了具有可见光响应的N掺杂锐钛矿/金红石/板钛矿型TiO_2(N-TiO_2)纳米棒束,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对获得的样品进行了表征。以甲基橙为模型反应物,评价了N-TiO_2纳米棒束的光催化活性。表征结果结合光催化活性评价结果显示,与P25-TiO_2相比,N掺杂、混晶及纳米棒束之间的协同作用是所制备的混晶N-TiO_2纳米棒束具有良好光催化活性的主要原因,并对混晶N-TiO_2纳米棒束光催化降解甲基橙的机理进行了探讨。     

硅基ZnO纳米棒阵列异质结太阳能电池的水热合成及其光伏性能

通过低温水热法,在图案化的p型硅衬底上合成氧化锌（ZnO）纳米棒阵列薄膜,制备出具有p-Si/n-ZnO纳米棒（NR）阵列结构的异质结太阳能电池（HSCs）。通过直流磁控溅射技术,分别在前后面板溅射沉积ITO和Al膜接触电极层。研究ZnO籽晶层的退火温度、ZnO纳米棒阵列水热合成的时间等因素对ZnO纳米棒阵列的晶体结构、表面形貌和光学性能的影响。p-Si/n-ZnO纳米棒阵列HSCs的最佳短路电流密度和总能量转换效率分别为11.475 mA·cm^-2和2.0%。相比p-Si/n-ZnO薄膜HSCs,p-Si/n-ZnO纳米棒阵列HSCs的光伏性能得到了有效提高。