材料学专业毕业论文材料学专业毕业论文 精品论文精品论文 TiOTiO纳米管阵列的阳极氧化纳米管阵列的阳极氧化制备与光电催化性能制备与光电催化性能关键词：电极材料关键词：电极材料 纳米管阵列纳米管阵列 二氧化钛二氧化钛 阳极氧化阳极氧化摘要：自 Fujishima 等发现 TiO2 半导体光电极具有分解水的功能，纳米 TiO2 光催化氧化技术作为一种制氢技术引起广泛重视。垂直于电极的 TiO2 纳米管阵 列具有高的光生电子传输效率，并且通过金属、非金属掺杂和与窄带半导体复 合，可以提高 TiO2 半导体光阳极对可见光的吸收，从而提高分解水的效率。本 文对电化学阳极氧化制备 TiO2 纳米管阵列进行了研究，系统探讨了工艺参数对 纳米管阵列生长的影响。另一方面在紫外和可见光下，研究了 TiO2 纳米管阵列 光电催化分解水的性能，通过对 TiO2 纳米管阵列进行改性，明显提高了光电转 换效率。主要研究结果和进展如下： HF 水基电解液由于对 TiO2 高的溶解 速度限制了纳米管的生长，所以仅能得到长度小于 500nm 的阵列。采用 NH4F/ 乙二醇/水体系电解液，制得的 TiO2 纳米管阵列膜的厚度可达 36m，在含水 量少、高的阳极氧化电压条件下，纳米管顶部沿管轴向垂直劈裂为直径 20nm、 长度达几微米的无定型 TiO2 纳米线。 在 NH4F/甘油/水新体系电解液研究 中，随着电解液 pH 值的减小，TiO2 纳米管的表面平整度增加，管底部的溶解 速度增加。在碱性和加入缓蚀剂（HMT 和 NaAc）的电解液中，由于大大降低了 电解液对管口处 TiO2 的溶解速度，增加了纳米管的净生长速度。经 550热处 理、管结构完整、管径为 60nm、长度为 3.3m 的 TiO2 纳米管阵列膜在强度为 1.6mW/c紫外光的照射下，光电催化分解水的效率达 23.8。 采用还原 气氛热处理工艺，在 TiO2 中引入氧缺位，提高了纳米管阵列对可见光的吸收， 使光电解水的电流密度提高 1 倍。交流电沉积法制备的 Pt/TiO2 纳米管阵列， 在测试电压为-0.95V 处（vs.Ag/AgCl）出现 Pt2+催化峰；浸渍提拉法制备的 Pt/TiO2 纳米管阵列，在测试电压为-0.95 和-0.7V 处（vs.Ag/AgCl）出现 Pt2+ 和 Pt0 两个催化峰。 首次采用交流电沉积技术制备了核/壳异质结型 CdSTiO2 纳米管阵列，沉积的 CdS 层经过 400热处理 1h 后呈六方结构。在管 径为 150nm、长度为 2.5m 的 TiO2 纳米管阵列基底上，按照交流电压 5V、沉 积 30min 的工艺获得的光阳极，在可见光区具有较高的光电分解水的电流密度。正文内容正文内容自 Fujishima 等发现 TiO2 半导体光电极具有分解水的功能，纳米 TiO2 光 催化氧化技术作为一种制氢技术引起广泛重视。垂直于电极的 TiO2 纳米管阵列 具有高的光生电子传输效率，并且通过金属、非金属掺杂和与窄带半导体复合， 可以提高 TiO2 半导体光阳极对可见光的吸收，从而提高分解水的效率。本文对 电化学阳极氧化制备 TiO2 纳米管阵列进行了研究，系统探讨了工艺参数对纳米 管阵列生长的影响。另一方面在紫外和可见光下，研究了 TiO2 纳米管阵列光电 催化分解水的性能，通过对 TiO2 纳米管阵列进行改性，明显提高了光电转换效 率。主要研究结果和进展如下： HF 水基电解液由于对 TiO2 高的溶解速度 限制了纳米管的生长，所以仅能得到长度小于 500nm 的阵列。采用 NH4F/乙二 醇/水体系电解液，制得的 TiO2 纳米管阵列膜的厚度可达 36m，在含水量少、 高的阳极氧化电压条件下，纳米管顶部沿管轴向垂直劈裂为直径 20nm、长度达 几微米的无定型 TiO2 纳米线。 在 NH4F/甘油/水新体系电解液研究中，随 着电解液 pH 值的减小，TiO2 纳米管的表面平整度增加，管底部的溶解速度增 加。在碱性和加入缓蚀剂（HMT 和 NaAc）的电解液中，由于大大降低了电解液 对管口处 TiO2 的溶解速度，增加了纳米管的净生长速度。经 550热处理、管 结构完整、管径为 60nm、长度为 3.3m 的 TiO2 纳米管阵列膜在强度为 1.6mW/c紫外光的照射下，光电催化分解水的效率达 23.8。 采用还原 气氛热处理工艺，在 TiO2 中引入氧缺位，提高了纳米管阵列对可见光的吸收， 使光电解水的电流密度提高 1 倍。交流电沉积法制备的 Pt/TiO2 纳米管阵列， 在测试电压为-0.95V 处（vs.Ag/AgCl）出现 Pt2+催化峰；浸渍提拉法制备的 Pt/TiO2 纳米管阵列，在测试电压为-0.95 和-0.7V 处（vs.Ag/AgCl）出现 Pt2+ 和 Pt0 两个催化峰。 首次采用交流电沉积技术制备了核/壳异质结型 CdSTiO2 纳米管阵列，沉积的 CdS 层经过 400热处理 1h 后呈六方结构。在管 径为 150nm、长度为 2.5m 的 TiO2 纳米管阵列基底上，按照交流电压 5V、沉 积 30min 的工艺获得的光阳极，在可见光区具有较高的光电分解水的电流密度。自 Fujishima 等发现 TiO2 半导体光电极具有分解水的功能，纳米 TiO2 光催化 氧化技术作为一种制氢技术引起广泛重视。垂直于电极的 TiO2 纳米管阵列具有 高的光生电子传输效率，并且通过金属、非金属掺杂和与窄带半导体复合，可 以提高 TiO2 半导体光阳极对可见光的吸收，从而提高分解水的效率。本文对电 化学阳极氧化制备 TiO2 纳米管阵列进行了研究，系统探讨了工艺参数对纳米管 阵列生长的影响。另一方面在紫外和可见光下，研究了 TiO2 纳米管阵列光电催 化分解水的性能，通过对 TiO2 纳米管阵列进行改性，明显提高了光电转换效率。 主要研究结果和进展如下： HF 水基电解液由于对 TiO2 高的溶解速度限制 了纳米管的生长，所以仅能得到长度小于 500nm 的阵列。采用 NH4F/乙二醇/水 体系电解液，制得的 TiO2 纳米管阵列膜的厚度可达 36m，在含水量少、高的 阳极氧化电压条件下，纳米管顶部沿管轴向垂直劈裂为直径 20nm、长度达几微 米的无定型 TiO2 纳米线。 在 NH4F/甘油/水新体系电解液研究中，随着电 解液 pH 值的减小，TiO2 纳米管的表面平整度增加，管底部的溶解速度增加。 在碱性和加入缓蚀剂（HMT 和 NaAc）的电解液中，由于大大降低了电解液对管 口处 TiO2 的溶解速度，增加了纳米管的净生长速度。经 550热处理、管结构 完整、管径为 60nm、长度为 3.3m 的 TiO2 纳米管阵列膜在强度为 1.6mW/c紫外光的照射下，光电催化分解水的效率达 23.8。 采用还原气氛热处 理工艺，在 TiO2 中引入氧缺位，提高了纳米管阵列对可见光的吸收，使光电解 水的电流密度提高 1 倍。交流电沉积法制备的 Pt/TiO2 纳米管阵列，在测试电 压为-0.95V 处（vs.Ag/AgCl）出现 Pt2+催化峰；浸渍提拉法制备的 Pt/TiO2 纳 米管阵列，在测试电压为-0.95 和-0.7V 处（vs.Ag/AgCl）出现 Pt2+和 Pt0 两 个催化峰。 首次采用交流电沉积技术制备了核/壳异质结型 CdSTiO2 纳米 管阵列，沉积的 CdS 层经过 400热处理 1h 后呈六方结构。在管径为 150nm、 长度为 2.5m 的 TiO2 纳米管阵列基底上，按照交流电压 5V、沉积 30min 的工 艺获得的光阳极，在可见光区具有较高的光电分解水的电流密度。 自 Fujishima 等发现 TiO2 半导体光电极具有分解水的功能，纳米 TiO2 光催化 氧化技术作为一种制氢技术引起广泛重视。垂直于电极的 TiO2 纳米管阵列具有 高的光生电子传输效率，并且通过金属、非金属掺杂和与窄带半导体复合，可 以提高 TiO2 半导体光阳极对可见光的吸收，从而提高分解水的效率。本文对电 化学阳极氧化制备 TiO2 纳米管阵列进行了研究，系统探讨了工艺参数对纳米管 阵列生长的影响。另一方面在紫外和可见光下，研究了 TiO2 纳米管阵列光电催 化分解水的性能，通过对 TiO2 纳米管阵列进行改性，明显提高了光电转换效率。 主要研究结果和进展如下： HF 水基电解液由于对 TiO2 高的溶解速度限制 了纳米管的生长，所以仅能得到长度小于 500nm 的阵列。采用 NH4F/乙二醇/水 体系电解液，制得的 TiO2 纳米管阵列膜的厚度可达 36m，在含水量少、高的 阳极氧化电压条件下，纳米管顶部沿管轴向垂直劈裂为直径 20nm、长度达几微 米的无定型 TiO2 纳米线。 在 NH4F/甘油/水新体系电解液研究中，随着电 解液 pH 值的减小，TiO2 纳米管的表面平整度增加，管底部的溶解速度增加。 在碱性和加入缓蚀剂（HMT 和 NaAc）的电解液中，由于大大降低了电解液对管 口处 TiO2 的溶解速度，增加了纳米管的净生长速度。经 550热处理、管结构 完整、管径为 60nm、长度为 3.3m 的 TiO2 纳米管阵列膜在强度为 1.6mW/c 紫外光的照射下，光电催化分解水的效率达 23.8。 采用还原气氛热处 理工艺，在 TiO2 中引入氧缺位，提高了纳米管阵列对可见光的吸收，使光电解 水的电流密度提高 1 倍。交流电沉积法制备的 Pt/TiO2 纳米管阵列，在测试电 压为-0.95V 处（vs.Ag/AgCl）出现 Pt2+催化峰；浸渍提拉法制备的 Pt/TiO2 纳 米管阵列，在测试电压为-0.95 和-0.7V 处（vs.Ag/AgCl）出现 Pt2+和 Pt0 两 个催化峰。 首次采用交流电沉积技术制备了核/壳异质结型 CdSTiO2 纳米 管阵列，沉积的 CdS 层经过 400热处理 1h 后呈六方结构。在管径为 150nm、 长度为 2.5m 的 TiO2 纳米管阵列基底上，按照交流电压 5V、沉积 30min 的工 艺获得的光阳极，在可见光区具有较高的光电分解水的电流密度。 自 Fujishima 等发现 TiO2 半导体光电极具有分解水的功能，纳米 TiO2 光催化 氧化技术作为一种制氢技术引起广泛重视。垂直于电极的 TiO2 纳米管阵列具有 高的光生电子传输效率，并且通过金属、非金属掺杂和与窄带半导体复合，可 以提高 TiO2 半导体光阳极对可见光的吸收，从而提高分解水的效率。本文对电 化学阳极氧化制备 TiO2 纳米管阵列进行了研究，系统探讨了工艺参数对纳米管 阵列生长的影响。另一方面在紫外和可见光下，研究了 TiO2 纳米管阵列光电催 化分解水的性能，通过对 TiO2 纳米管阵列进行改性，明显提高了光电转换效率。 主要研究结果和进展如下： HF 水基电解液由于对 TiO2 高的溶解速度限制 了纳米管的生长，所以仅能得到长度小于 500nm 的阵列。采用 NH4F/乙二醇/水 体系电解液，制得的 TiO2 纳米管阵列膜的厚度可达 36m，在含水量少、高的阳极氧化电压条件下，纳米管顶部沿管轴向垂直劈裂为直径 20nm、长度达几微 米的无定型 TiO2 纳米线。 在 NH4F/甘油/水新体系电解液研究中，随着电 解液 pH 值的减小，TiO2 纳米管的表面平整度增加，管底部的溶解速度增加。 在碱性和加入缓蚀剂（HMT 和 NaAc）的电解液中，由于大大降低了电解液对管 口处 TiO2 的溶解速度，增加了纳米管的净生长速度。经 550热处理、管结构 完整、管径为 60nm、长度为 3.3m 的 TiO2 纳米管阵列膜在强度为 1.6mW/c 紫外光的照射下，光电催化分解水的效率达