TiO2纳米管具有纳米级空心盲腔排列结构，既可以提高Ti6Al4V骨板表面的生物相容性，又可以作为抗菌药物的载体，提高基体的抗菌能力。因此，TiO2纳米管层在医用植入物方面具有巨大潜力。目前制备的TiO2纳米管与基体之间的附着力较低，在使用过程中容易脱落；同时，基体的表面特性与TiO2纳米管层之间的关系没有得到充分研究。鉴于此，本文采用激光冲击强化法来改变Ti6Al4V的表面特性，并在改性后的Ti6Al4V表面通过阳极氧化法制备了TiO2纳米管层。在模拟体液条件下，研究了表面改性后骨板的摩擦磨损行为，并分析了表面改性后骨板的表面性能及耐磨性。结果表明：Ti6Al4V经过激光冲击强化后，晶粒细化程度提高；经阳极氧化后形成了排列有序、尺寸较大的纳米管，表面的显微硬度和表面接触角降低，TiO2纳米管层的附着力、生物相容性和耐磨性提高。
激光技术 激光冲击强化 阳极氧化 TiO2纳米管层 接骨板 摩擦磨损
1 宁波工程学院机械工程学院，宁波 315016
2 宁波工程学院材料与化学工程学院，宁波 315016
采用水热法制备出一维TiO2纳米管，并将其应用于光催化降解气相苯。探讨了TiO2用量、TiO2面积、苯的初始浓度等因素对光催化性能的影响，并研究其降解动力学规律。结果表明，催化剂用量为0.5 g，面积为180 cm2，苯的初始浓度为480 mg/m3时，苯的去除率最高可达66%。并且随着催化剂用量和面积的增加，气相苯的降解率均随之升高，但其影响却逐渐减弱。而气相苯的初始浓度对光催化降解率的影响较大，且其过程符合拟一级动力学规律，可用L-H模型描述，并确定其反应方程为r=0.003 8Ct/(1+0.587Ct)。
一维结构 TiO2纳米管 水热法 光催化 气相苯 动力学 one-dimensional structure TiO2 nanotube hydrothermal method photocatalysis gaseous benzene kinetic
1 中国石油大学(华东) 理学院, 青岛 266580
2 青岛洛克环保科技有限公司, 青岛 266071
3 淄博盛金稀土新材料科技股份有限公司, 淄博 255039
通过阳极氧化法在乙二醇电解液中制备TiO2纳米管阵列, 以钼酸钠和亚硒酸为原料, 改变原料的浓度配比以及沉积电压, 电化学还原沉积MoSe2对TiO2纳米管阵列进行修饰, 以半导体复合的方式提高TiO2的光电化学性能。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对复合物进行物相、形貌分析, 通过电化学工作站测试复合材料的线性伏安曲线、交流阻抗。结果表明, MoSe2与TiO2形成了p-n异质结, 降低了光生电子和空穴的复合以及电荷转移电阻显著降低, 使载流子浓度、光电流密度明显增大。沉积电压为-0.5 V, 2 mmol/L H2SeO3沉积30 s, 经过300 ℃热处理的MoSe2/TiO2复合材料具有优异的光电化学性能, 在0 V偏压条件下光响应电流密度为1.17 mA/cm 2, 是空白样品的3倍, 电荷转移电阻从331.6 Ω/cm 2下降到283.9 Ω/cm 2。当热处理温度为330 ℃时, MoSe2会发生团聚, 堵塞TiO2基底, 使得MoSe2/TiO2吸光能力减弱, 综合性能变差。
TiO2 纳米管阵列 MoSe2 电化学沉积 光电化学性能 TiO2 nanotube arrays MoSe2 electrochemical deposition photoelectrochemical property
1 太原学院 物理系, 太原 030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院, 哈尔滨 150001
3 聊城大学 物理科学与信息工程学院 山东省光通信科学与技术重点实验室, 山东 聊城 252000
以液相沉积法在FTO衬底上制备了TiO2纳米管阵列, 在室温下利用光沉积法在TiO2纳米管表面修饰金属纳米Ag颗粒, 并采用SEM、EDS、XRD对样品的形貌、成分、结构等进行表征.实验结果表明, 制备的TiO2纳米管分布均匀, 由锐钛矿相组成, 并在管壁有明显的纳米Ag颗粒附着.以Pt为对电极制备了Ag/TiO2纳米管紫外探测器, 光响应测试结果表明, Ag/TiO2纳米管紫外探测器具有可见光盲特性, 可以实现对紫外光的探测.与TiO2纳米管紫外探测器相比, Ag修饰TiO2纳米管紫外探测器光电流密度提高至91 μA/cm2, 开关比可达2 251, 紫外探测性能显著提高.
TiO2纳米管 Ag纳米颗粒 紫外探测器 液相沉积法 光沉积法 TiO2 nanotubes Ag nanoparticles Ultraviolet detector Liquid phase deposition Photodeposition method
1 青岛科技大学 材料科学与工程学院， 山东 青岛 266042
2 福州大学 能源与环境光催化国家重点实验室， 福建 福州 350116
采用盐酸将有序排列的TiO2纳米棒刻蚀成纳米管，并推测了生长机理。刻蚀过程中，凹陷沿棒生长方向自上而下由内而外产生，最终形成管式结构。大量纳米线围绕成具有方形空心截面的纳米管，高温下将完全分裂。TiO2纳米管的光电转换效率远高于纳米棒，最高值(3.26%)出现在140 ℃刻蚀温度。纳米管比表面积增加和长度缩短分别对光电性能起到正反两方面作用。此外，煅烧导致纳米管断裂和聚集，光生载流子定向转移的难度增加，光电转换效率降低。
TiO2纳米管 刻蚀 生长机理 光电性能 TiO2 nanotube etching treatment growth mechanism photoelectric property
1 太原学院 物理系, 山西 太原 030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
采用液相沉积法在ITO衬底上以ZnO纳米棒阵列为模板合成了TiO2纳米管阵列, 并采用SEM、XRD对样品的形貌、结构等进行表征。在此基础上, 以空白ITO导电玻璃为对电极制备了光电化学型紫外探测器, 并对其光响应特性进行测试。实验结果表明, 制得的TiO2纳米管轻微弯曲, 由单一稳定的锐钛矿相组成。制得的自供能TiO2纳米管紫外探测器对300~400 nm紫外波段非常敏感而对可见光区无响应。在无外加偏压的条件下, TiO2纳米管紫外探测器能够对紫外光实现探测, 表现出自供能特性并且具有较高的光敏性。循环测试结果表明, 制得的自供能TiO2纳米管紫外探测器能够循环工作且性能稳定, 上升时间和下降时间分别为0.33 s和0.38 s。
TiO2纳米管 液相沉积法 紫外探测器 TiO2 nanotubes liquid phase depositon UV photodetector
1 中国科学院 电子学研究所 传感技术国家重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
总磷是检测水体富营养化的重要指标, 因此研究其消解具有重要的意义。总磷的消解方法有很多, 例如传统的高温消解、微波消解、紫外消解、电催化消解、光催化消解等, 但是既高效又简易洁净的消解方法仍在不断的研究中。研究了一种基于光电催化的总磷的消解方法, 通过在二氧化钛工作电极和对电极之间外加适当的电压来减少电子-空穴对的复合。介绍了用于总磷的光电催化消解中的光催化剂的二氧化钛纳米管的阳极氧化法制备、特性表征及其用于总磷的光电催化消解。阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管具有较好的催化活性。将其用于总磷的光电催化消解实验, 当2 V电压协助光催化消解2 h后, 消解率达到65.4%, 较光催化高了20.7%, 较电催化高了61.3%。实验结果表明, 与光催化消解、电催化消解方法相比, 通过在工作电极和对电极之间添加适当的外加电压的光电催化消解方法可以有效地提高总磷的消解率。
TiO2纳米管 总磷消解 光电催化 富营养化 TiO2 nanotubes total phosphorous detection photoelectrocatalytic eutrophication 强激光与粒子束
2016, 28(6): 064132
1 西南交通大学 超导与新能源研究开发中心, 材料先进技术教育部重点实验室, 成都610031
2 新南威尔士大学 材料科学与工程学院, 悉尼2052
结合水热法和阳极氧化法合成了Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列, 采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射谱表征了异质结阵列的形貌和晶体结构。暗态下的电流-电压曲线表明Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列具有整流效应。相比于纯的TiO2纳米管阵列, Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列的光电性能有了显著的提升:在AM 1.5标准光强作用下, 光电转换效率从0.07%增长到0.40%, 表面光电压响应范围从紫外光区拓宽至可见光区。结合表面光电压谱和相位谱, 分析了Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列中光生载流子的分离和传输性能。
TiO2纳米管阵列 异质结 表面光电压谱 相位谱 光电性能 Sb2S3 Sb2S3 TiO2 nanotube arrays heterojunction surface photovoltage spectrum phase spectrum photoelectrical property
1 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室， 吉林 长春 130022
2 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033
在含有质量分数为0.5%的NH4F和体积分数为5% 的H2O的乙二醇混合溶液中，采用三步阳极氧化法制备了表面形貌高度有序的Y型TiO2纳米管阵列。讨论了钛片预处理过程对优化TiO2纳米管阵列表面形貌的影响以及采用升温法制备Y型TiO2纳米管的内在机理，并在较宽的温度范围内(20~60 ℃)对钛片进行阳极氧化。实验结果表明当阳极氧化第三步的电解液温度设置在40 ℃以上时，Y型TiO2纳米管阵列的顶端将出现环状纳米线、管壁破裂以及管长减小等现象，不利于保证Y型TiO2纳米管阵列的整体质量。因此，30~40 ℃是选取阳极氧化第三步温度的理想范围。
阳极氧化 Y型TiO2纳米管 电解液温度 anodic oxidation Y-branched TiO2 nanotube electrolyte temperature
1 郑州信息工程职业学院, 郑州 450121
2 郑州大学材料科学与工程学院, 郑州 450052
本文采用阳极氧化法制备了孔径为60-80nm, 孔壁厚约为20-30nm的高有序度TiO2纳米管。将制备的TiO2纳米管经表面酸化后在浓氨水中浸泡, 并于氮气气氛中进行退火处理, 以实现TiO2纳米管的N掺杂。利用SEM、XRD、Raman和XPS对样品的形貌与结构进行了研究。结果显示, 掺N后不会破坏阳极氧化形成的高有序纳度米管阵列, 而且N的引入促进了TiO2纳米管在低温下由锐钛矿相向金红石相的转变。N掺杂样品的XPS中出现了结合能位于399.7 eV的峰, 该峰来源于TiO2的间隙氮杂质, 显示此方法在TiO2纳米管中实现了有效的N的掺杂。
TiO2纳米管 TiO2 nanotube XRD XRD SEM SEM Raman Raman XPS XPS
