表面活性剂对TiO_2纳米晶体生长动力学的影响

采用水热法,分别以丙二酸、正丁醇、乙二胺为表面活性剂,研究3种体系下TiO2纳米晶体的生长过程。XRD结果显示3种体系下主要产物为锐钛矿TiO2;TEM和HRTEM结果表明在不同的生长阶段,纳米晶体的生长结构特点明显不同。分别采用定向生长理论(Orientation attachment,OA)、弗兰克尔收缩理论(Frenkel shrinking,SH)、奥斯特瓦尔德熟化理论(Ostwald ripening,OR)对3种体系下的晶体生长进行理论模拟,结果发现在丙二酸、乙二胺体系下晶体生长分为3个阶段:定向聚集生长、颗粒收缩、奥斯特瓦尔德熟化,且乙二胺体系下颗粒明显增大;但是在正丁醇体系下晶体生长仅显示明显的OR特征,不存在OA生长。理论和实验分析说明不同体系下晶体生长方式不同的主要原因是由于3种表面活性剂以及溶液pH值的不同作用。     

Co~(2+)/TiO_2纳米复合薄膜的制备及亲水性研究

采用液相法制备了一系列Co2+掺杂TiO2纳米复合薄膜,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、可见光透过光谱等手段对复合薄膜进行了表征,运用接触角测量仪考察了各薄膜的亲水性能。结果表明,Co2+的掺杂大幅度提高了TiO2薄膜的亲水性,当掺杂Co2+的质量分数为1.5%时,薄膜与水的接触角几乎为0°。     

多孔钛/TiO2纳米管复合薄膜制备及其电化学性能

目的 制备高比容量多孔钛/TiO2纳米管三维自支撑一体化复合电极材料。方法 采用非溶剂致相分离法与高温烧结相结合的方法制备出孔径小、空间利用率高的三维多孔钛平板膜,然后经阳极氧化法在其表面生长TiO2纳米管,从而制备出多孔钛/TiO2纳米管复合薄膜电极。结果 以3 μm粒径钛粉为原料,N-甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈为添加剂制备钛膜生坯,经刮膜成型后,在氩气保护下经1000 ℃烧结,得到孔径约为2～6 μm的多孔钛平板膜。采用阳极氧化法在多孔钛平板膜上直接生长TiO2纳米管,制得多孔钛/TiO2纳米管复合薄膜电极。该复合薄膜电极在超级电容器中具有良好的电化学性能,其在2 mA/cm2电流密度下,比电容为385.34 mF/cm2,即使电流密度增加到10 mA/cm2,比电容仍能保持在125.14 mF/cm2。结论 相较于TiO2纳米颗粒,采用此方法制备的多孔钛/TiO2纳米管复合薄膜电极具有良好的电化学性能,可为下一代储能器件提供新的思路。     

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛的工艺条件优化

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛,探讨了钛酸丁酯的用量、钛酸丁酯与醋酸的体积比、钛酸丁酯与乙醇的体积比、煅烧温度、煅烧时间等对溶胶-凝胶法的影响,得出了制备纳米二氧化钛的最佳工艺条件。结果表明,制备二氧化钛的最佳工艺条件为:钛酸丁酯的用量为10mL,钛酸丁酯与醋酸的体积比为2∶1,钛酸丁酯与乙醇体积比为1∶3,煅烧温度为500℃,煅烧时间为2h。对最佳工艺条件下制备的二氧化钛进行XRD表征,二氧化钛的白度平均值为92.2;粒径平均值为18.5nm,粒径小于20nm。     

TiO_2纳米颗粒电极的制备及其钙钛矿填充特性的研究

钙钛矿太阳能电池近年发展迅速,其转换效率已经超越23%。现今钙钛矿太阳能电池的制备存在着TiO_2纳米颗粒电极中钙钛矿填充不完全的问题,从而导致所制备电池对入射太阳光的吸收受限和载流子在空隙处复合加重的问题,限制了电池效率。为了解决上述问题,我们提出一种自下而上的钙钛矿填充方法,并对所制备的吸收层中间相进行跟踪,同时设计了一种简易、半定量的测量钙钛矿填充的方法对填充效果进行评估;最后对所制备的电极进行表征。实验表明,自下而上填充方法所制备的钙钛矿太阳能电池在近紫外区的吸收能力显著增强,性能得到改善。     

攀枝花钛铁矿制备大孔TiO2材料初步研究

孔径在50 nm以上的大孔TiO_2是一种重要的TiO_2材料。提出并初步研究了一种用攀枝花钛铁矿为原料,通过预热处理和盐酸浸出两步法来制备微米和亚微米级大孔TiO_2(金红石)材料的方法。结果表明,弱氧化(600～750℃)—盐酸常压浸出和中低温氧化(如800℃)—低温弱还原(如600℃)—盐酸常压浸出两条路线都可以用攀枝花钛铁矿为原料制备微米和亚微米级大孔TiO_2材料,并且材料晶体和孔洞尺寸都可以通过调节氧化焙烧的温度和时间来实现。氧化温度越高,焙烧时间越长,得到的TiO_2晶体和孔径就越大。但是该工艺制备的TiO_2材料通常会含有Si和Fe等氧化物杂质,中低温氧化—低温弱还原—盐酸常压浸出得到的大孔TiO_2杂质含量更低。