陽(yáng)極氧化法制備納米二氧化鈦陣列管畢業(yè)論文-預(yù)覽頁(yè)

　

【正文】 終轉(zhuǎn)化為管間的間隙。最主要的是二次電子，它是被入射電子所激發(fā)出來(lái)的樣品原子中的外層電子，產(chǎn)生于樣品表面以下幾nm至幾十nm的區(qū)域?？梢詼y(cè)量納米管的管長(zhǎng)，并且可以看見(jiàn)管徑均勻，納米管排列整齊，管壁光滑。 X 射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，是由原子內(nèi)層電子在高速運(yùn)動(dòng)電子的轟擊下躍遷而產(chǎn)生的光輻射，主要有連續(xù) X 射線和特征 X 射線兩種。 本文采用 X 射線衍射儀來(lái)測(cè)試樣品的組成，可分析二氧化鈦的金紅石型和銳鈦礦型的晶型轉(zhuǎn)變及含量等。有光時(shí)外照光源為氙燈，光源電流為5A，距離薄膜表面15cm。紫外分光光度計(jì)反射附件的原理是通過(guò)一個(gè)內(nèi)壁涂有BaSO4積分球的裝置，在內(nèi)壁窗孔放置標(biāo)準(zhǔn)白板，在樣品窗孔放置待測(cè)樣品，測(cè)試波長(zhǎng)范圍為230800nm的漫反射光譜。與一般納米TiO2粉體相比，納米管狀的TiO2因其具有更大的比表面積和更強(qiáng)的吸附能力，表現(xiàn)出更高的光催化活性和光電轉(zhuǎn)換效率，能極大地改善TiO2的光電催化性能[22]。Schmuki 等[23]制備出摻C的TiO2納米管陣列， eV，在近紅外區(qū)也出現(xiàn)光譜響應(yīng)，大大提高了光電轉(zhuǎn)換率[24]。通過(guò)很多研究表明，TiO2納米管在污染凈化方面的應(yīng)用前景[25]等相當(dāng)明顯。TiO2納米管陣列表面修飾約10nm厚的Pd后制得的氫敏傳感材料在室溫下氫敏活性高達(dá)107，是目前報(bào)道的最高氫敏活性的材料之一[26]。該氧化膜在一定的條件下水化而形成水合氧化物(TiO2因TiO2的高穩(wěn)定性使得鈦金屬的均勻腐蝕甚微，也不易發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕，在人體組織液和唾液中表現(xiàn)出很高的耐腐蝕性。TiO2納米管陣列的制備、性質(zhì)和應(yīng)用研究已成為一個(gè)全球范圍的研究熱點(diǎn)。主要討論了以陽(yáng)極氧化法、含氟多元醇(乙二醇)有機(jī)溶劑為電解質(zhì)研究不同工藝條件對(duì)形成的納米管形貌的影響，并從陽(yáng)極氧化的電流時(shí)間曲線出發(fā)簡(jiǎn)要地闡述了納米管的形成過(guò)程，同時(shí)，通過(guò)添加其他物質(zhì)改變電解液以期望達(dá)到對(duì)TiO2納米管陣列的改性，研究改性后的對(duì)納米管的形貌、光電性能的影響，并討論可能的原因。烘干，待用。然后將整個(gè)裝置放入集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，恒溫的溫度設(shè)定為30℃。反應(yīng)完成后，將鈦片拿出，用大量蒸餾水沖洗，最后用吹風(fēng)機(jī)吹干，待用。分析找到光電催化性能最佳時(shí)納米TiO2陣列管的制備條件。再量取 200ml乙二醇倒入剛配制的氟化銨溶液中，將燒杯放入超聲清洗器中使所制備的溶液混合均勻。將石墨電極與直流電源的負(fù)極相連，鈦片與直流電流的正極相連，設(shè)置直流電源的輸出電壓為20V、30V、40V、50V、60V。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖31不同電壓電化學(xué)工作站測(cè)試圖、圖32不同電壓紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)試圖、圖33不同電壓X射線衍射儀測(cè)試圖。所以當(dāng)反應(yīng)電壓為40V時(shí)光電催化性能最佳，且當(dāng)電壓升高或者降低，光電催化性能均降低。圖 33 不同氧化電壓X射線衍射儀測(cè)試圖圖33為不同氧化電壓下制備的樣品的XRD測(cè)試圖，從圖中可看出，樣品峰值出現(xiàn)位置幾乎相同，說(shuō)明氧化電壓對(duì)樣品的晶型幾乎沒(méi)影響。因此選取40V為納米TiO2陣列管的最佳制備電壓。陽(yáng)極氧化反應(yīng)結(jié)束，將鈦片取出，用大量蒸餾水沖洗，烘干；在箱式電阻箱中，500℃下煅燒3h，隨爐自然冷卻。雖然都表現(xiàn)出在無(wú)光照時(shí)電流值保持在零附近；當(dāng)光源打開(kāi)，光電流立刻上升并達(dá)到飽和，表現(xiàn)出很快的電荷轉(zhuǎn)移特性。圖 36 不同氧化時(shí)間X射線衍射儀測(cè)試圖圖36為不同氧化時(shí)間下的樣品的XRD測(cè)試圖，由圖可知，樣品出現(xiàn)峰值的位置幾乎相同，證明氧化時(shí)間對(duì)樣品的晶型沒(méi)有明顯影響。綜上，摻入檸檬酸（一水）制備對(duì)樣品在沒(méi)有偏電壓的條件下，對(duì)樣品光電催化性能沒(méi)有明顯影響；當(dāng)附加偏電壓時(shí)，電壓越高，光電催化性能提升越明顯。綜合電化學(xué)工作站測(cè)試結(jié)果和紫外分光光度計(jì)測(cè)試結(jié)果，摻入檸檬酸（一水）能提高納米TiO2陣列管的光電催化活性。表征結(jié)果見(jiàn)圖311摻雜濃度電化學(xué)工作站測(cè)試圖、圖312摻雜濃度紫外分光光度計(jì)測(cè)試圖、圖313摻雜濃度X射線衍射儀測(cè)試圖。我們?nèi)粘Ｉ钣玫礁嗟氖羌{米TiO2陣列管對(duì)可見(jiàn)光的吸收。，即30℃恒溫、40V恒壓條件下，在4ml去離子水、箱式電阻箱500℃下煅燒3h，自然冷卻。在圖316中可看出，樣品中含有C、O、Ti、Ba四種元素，%、%、%、%；其中Ti可能來(lái)自鈦板上的未被氧化的Ti和氧化生成的納米TiO2，O可能來(lái)自氧化生成的納米TiO2及殘留的電解液中有機(jī)物，而B(niǎo)a可能是鈦板中本身含有的物質(zhì)。l 納米TiO2陣列管的光電催化性能與陽(yáng)極氧化時(shí)間密切相關(guān)。 展望 關(guān)于納米TiO2陣列管的制備及其光電催化性能的研究我們?nèi)〉昧艘恍┏晒菑睦碚摵蛯?shí)際的角度來(lái)看，都還有待進(jìn)一步研究。在老師的指導(dǎo)下，我在各方面都有所提高。這次畢業(yè)論文的完成不僅提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，而且還培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。感謝你們?yōu)榱宋业恼撐亩鵂奚俗约旱男菹r(shí)間。參考文獻(xiàn)[1] 、性能研究及其應(yīng)用[D].上海：東華大學(xué),2011:1143.[2] 范煥新,李玲,[J].化學(xué)研究與應(yīng)用, 2012, 24(3):454458.[3] 劉非拉,肖鵬,周明等. 二氧化鈦納米管陣列的制備、改性及應(yīng)用 [J]. 無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 28(5): 861872.[4] 楊志廣,王筠,[J].應(yīng)用化工,2014,43(11):20942095.[5] [J].給水排水工程,2015,33(2):140.[6] [D].山東:煙臺(tái)大學(xué),2013:12.[7] [J].廣東化工,2014,41(24):69.[8] [D].安徽:安徽大學(xué),2013:3.[9] M. Paulose O. K. Varghese C. A. Grimes. [J]. J. Marter. Res., 2005,20:230236.[10] Hoyer P. Langmuir, 1996, 12 (6), 1411.[11] Kasuga T, Hiramatsu M, Hoson A, Sekino T, Niihara , 1998, 14 (12), 3160.[12] Zwilling V, Aucouturier M, DarqueCeretti E. Anodic oxidation of titanium and TA6V alloy in chromic media. An electrochemical approach[J]. Electrochemica Acta. 1999,45(6):921929.[13] Zwilling V, DarqueCeretti E, BoutryForveille A et al. Structure and physicochemistry of anodic oxide films on titanium and TA6V alloy[J]. Sueface and Interface Analysis. 1999,27(7):629637.[14] Gong D., Grimes C. A., Varghese O. K. J. Mater. Res. 2001,16 (12), 33313334.[15] Kim J H, Zhang X H, Kim J D, et and characterization of anatase TiO2 nanotubes with controllable crystal size by a simple MWCNT template method [J].J Solid State Chem,2012,196:435[16] Yang E L,Shi J J,Liang H C,et WO3/TiO2 nanotubes/nanorods with high visible light activity for the photodegradation of 2,3dichlorophenol [J].Vhem Eng J,2011,174(2):539.[17] 譚志謀,王慧潔,楊杭生,[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2013,31(3):390395.[18] 李桐,丁士文,[J].化學(xué)研究,2015,26(1):8084.[19] 王雪芹,孟令輝,[J].化學(xué)與粘合,2015,37(1):510.[20] [D].上海:上海師范大學(xué),2013:131.[21] 相英,李越湘,[J].有色金屬(冶煉部分),2012,2:4245.[22] Mor G K,Shankar K,Paulose M,et of highlyordered TiO2 nanotube arrays in dyesensitized solarcells[J].Nano Lett,2006,6:215.[23] Hahn R,Ghicov A,Schmuki doping of selforganized TiO2 nanotube layers by thermal acetylene treatment[J].Nanotechnology,2007,18(10):105604.[24] 黃誠(chéng),[J].廣東化工,2014,41(9):8592.[25] A Tomoki, An electrochemical strategy toincorporate nitrogen in nanostructured Ti02 thin films:modification ofbandgap and photoelectrochemicai properties[J]. , 2011,37:265269.[26] 徐東芝,王美婷,、改性及應(yīng)用研究[J].山東陶瓷,2013,36(5):2628.[27] [D].福建:福建師范大學(xué),20