TiO2納米管陣列的制備、性質(zhì)及應(yīng)用.pdf

1、由于半導(dǎo)體TiO2在光解水制氫、太陽(yáng)能電池、光催化降解有機(jī)污染物、傳感器等方面都存在極大的應(yīng)用潛力，高度有序的TiO2納米管陣列已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。目前，為了改善其應(yīng)用效果，對(duì)TiO2納米管陣列自身制備條件的優(yōu)化和功能化改性成為研究的重點(diǎn)。表面增強(qiáng)拉曼散射(Surface enhanced Raman Scattering，SERS)是一種振動(dòng)光譜分析技術(shù)，由于其高靈敏性、高選擇性等特性，廣泛應(yīng)用于超靈敏化學(xué)分析以及生物傳感，然而SE

2、RS能否實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用，取決于SERS基底的活性和再現(xiàn)性，因而尋找活性高、再現(xiàn)性好的SERS基底成為了研究的熱點(diǎn)。本文圍繞TiO2納米管陣列展開(kāi)了一系列研究。
　　 (一)采用恒電壓陽(yáng)極氧化法，制備了不同形貌的TiO2納米管陣列。運(yùn)用FESEM、XRD、EDS、Raman光譜對(duì)其進(jìn)行了表征，討論了電解液含水量、陽(yáng)極氧化電壓、升壓速率對(duì)納米管陣列形貌的影響。
　　 1.在0.25wt％NH4F的乙二醇溶液中，30min制

3、備的TiO2納米管陣列表面被氧化層覆蓋呈多孔狀，氧化層下是均勻分布的納米管陣列，納米管為“double-walled”結(jié)構(gòu)。450℃熱處理后，無(wú)定形的TiO2納米管轉(zhuǎn)化為銳鈦礦。
　　 2.在0.25wt％NH4F的乙二醇溶液中，含水量從1wt％增到2wt％，管長(zhǎng)增大，2wt％之后隨著含水量的增大，管長(zhǎng)減小。隨著含水量增大，管徑增大，管壁變粗糙。785nm激發(fā)光下，銳鈦礦的拉曼特征峰強(qiáng)度與納米管的長(zhǎng)度相關(guān)。
　　 3.在

4、0.25wt％NH4F+2wt％H2O的乙二醇電解液中，陽(yáng)極氧化電壓范圍為30V-70V時(shí)，氧化電壓越高，形成的TiO2納米管的管長(zhǎng)和管徑越大。
　　 4.在0.25wt％NH4F+2wt％H2O的乙二醇溶液中，陽(yáng)極氧化電壓60V，升壓速率范圍在0.05V/s-20V/s時(shí)，0.05V/s時(shí)TiO2納米管陣列最短，其它速率下納米管的長(zhǎng)度相當(dāng)。升壓速率越大，納米管的管徑越大。
　　 (二)以0.25wt％NH4F/乙二醇電

5、解液中制備的TiO2納米管陣列為基底，在其上電沉積金，比較了兩種不同的電化學(xué)沉積方法。運(yùn)用FESEM、EDS、Raman對(duì)Au NPs/TiO2納米管陣列/Ti和Ag NPs/TiO2納米管陣列/Ti進(jìn)行了表征，并對(duì)其光電化學(xué)性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，電壓法不及脈沖電流法重復(fù)性好，在紫外光照射下，MNPs/TiO2納米管陣列/Ti光電極的零電流電位正移，陰極電流增大，陽(yáng)極電流減小，界面電子轉(zhuǎn)移效率和光生電子-空穴分離效率都提高了。

6、>　　 (三)以三種不同形貌的TiO2膜為固體載體，采用脈沖電流法沉積Au，制備了AuNPs/TiO2/Ti復(fù)合物，運(yùn)用FESEM、XRD對(duì)其進(jìn)行了表征，通過(guò)Raman光譜分析了三種復(fù)合物基底的SERS性能，以及可重復(fù)使用性。結(jié)果表明，以4-MBA為拉曼探針?lè)肿?，納米管結(jié)構(gòu)的基底具有增強(qiáng)的SERS活性，并且納米管外壁分離的Au NPs/d-TiO2NTs/Ti復(fù)合物基底的SERS活性最好。通過(guò)紫外光照射，吸附的4-MBA可被降解，SE