發(fā)布時間：2017-10-31 20:42

  本文關(guān)鍵詞：基于二氧化鈦納米管修飾電極的制備、微結(jié)構(gòu)及性能研究

  更多相關(guān)文章： 陽極氧化法 TiO_2納米管修飾電極 微結(jié)構(gòu) 形成機制 電催化性能

【摘要】：二氧化鈦納米管(TiO_2 nanotubes,簡稱TNTs)由于具有大的比表面積,強的吸附性,較大的表面結(jié)合能和較強的氧化還原能力等優(yōu)良的特性,近年來作為電極材料受到了廣泛關(guān)注。本論文以表面微區(qū)分析技術(shù)為手段,系統(tǒng)考察了陽極氧化法制備TNTs電極過程中制備條件對其微觀結(jié)構(gòu)的影響,并對其生長機理進行探討。以此為基礎(chǔ),制備了石墨烯修飾TiO_2納米管電極(Gr/TNTs),石墨烯-金共摻雜修飾TiO_2納米管電極(Au/Gr/TNTs),并研究了修飾前后TNTs電極的電化學性能及電催化性能。全文共分為以下4個部分:第一章:緒論部分。本章在簡單介紹TNTs制備方法的基礎(chǔ)上,重點綜述了其研究狀況及應(yīng)用進展,并對近年來該領(lǐng)域存在的一些問題進行了論述,展望了其發(fā)展及應(yīng)用前景。第二章:TiO_2納米管陣列電極的制備及微結(jié)構(gòu)調(diào)控。本章采用陽極氧化法,在HF水溶液中制備了TNTs電極,系統(tǒng)研究了外加電壓,氧化時間,pH值,電解液濃度,退火溫度等制備條件對其物相和微結(jié)構(gòu)的影響,并探討了其形成機理。結(jié)果表明:電解液的pH值是影響TNTs脫落與否的重要因素。在質(zhì)量濃度0.5%HF水溶液中,采用陽極氧化法制備TNTs電極的最佳條件為pH=5,電解液溫度30℃,氧化電壓20V,氧化時間40min,退火溫度500℃。采用上述條件可以制備出形貌好,規(guī)整性好,不脫落的TNTs薄膜。第三章:石墨烯修飾TiO_2納米管電極的制備、微結(jié)構(gòu)及性能研究。以氧化石墨烯溶液作電沉積液,采用電沉積的方法制備出石墨烯修飾TiO_2納米管電極(Gr/TNTs)。以甲基橙模擬染料廢水,研究了溶液濃度,pH值,電解質(zhì)濃度,槽壓等對TNTs電極催化效率的影響,并考察了Gr/TNTs電極的電化學及電催化性能,探討了微結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。研究結(jié)果表明:電催化降解甲基橙溶液20min,Gr/TNTs電極的電極催化效率達97.29%,明顯優(yōu)于TNTs電極催化效率39.88%。通過循環(huán)伏安曲線也進一步證實Gr/TNTs電極性能提高。第四章:石墨烯-金共修飾TiO_2納米管電極的制備、微結(jié)構(gòu)及性能研究。采用離子濺射的方法對Gr/TNTs電極表面負載Au,制備了不同Au負載量的Au/Gr/TNTs電極,用作電催化氧化還原電極,研究了其電化學性能和電催化性能。
【關(guān)鍵詞】：陽極氧化法 TiO_2納米管修飾電極 微結(jié)構(gòu) 形成機制 電催化性能
【學位授予單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O646;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 TiO_2納米管電極的制備12-14
• 1.2.1 模板法12-13
• 1.2.2 水熱法13
• 1.2.3 陽極氧化法13-14
• 1.3 TiO_2納米管電極的研究進展及應(yīng)用14-17
• 1.3.1 光解水制氫14
• 1.3.2 催化降解污染物14-15
• 1.3.3 生物醫(yī)學領(lǐng)域15
• 1.3.4 太陽能電池15-16
• 1.3.5 傳感器16-17
• 1.3.6 其他方面的應(yīng)用17
• 1.4 存在的問題及展望17-18
• 1.5 本文的研究內(nèi)容、意義及創(chuàng)新點18-20
• 1.5.1 主要研究內(nèi)容18-19
• 1.5.2 創(chuàng)新點19-20
• 第2章 TiO_2納米管陣列電極的制備及微結(jié)構(gòu)調(diào)控20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 實驗部分20-21
• 2.2.1 試劑與儀器20-21
• 2.2.2 TiO_2納米管陣列電極的制備21
• 2.3 結(jié)果與討論21-32
• 2.3.1 氧化電壓對產(chǎn)物物相及微結(jié)構(gòu)的影響21-23
• 2.3.2 電解液pH對產(chǎn)物物相及微結(jié)構(gòu)的影響23-26
• 2.3.3 電解液濃度對產(chǎn)物物相及微結(jié)構(gòu)的影響26-28
• 2.3.4 氧化時間對產(chǎn)物物相及微結(jié)構(gòu)的影響28-30
• 2.3.5 退火溫度對產(chǎn)物物相及微結(jié)構(gòu)的影響30-32
• 2.4 本章結(jié)論32-34
• 第3章 石墨烯修飾TiO_2納米管電極的制備、微結(jié)構(gòu)及性能研究34-51
• 3.1 引言34
• 3.2 實驗部分34-36
• 3.2.1 試劑與儀器34-35
• 3.2.2 樣品的制備35
• 3.2.3 電催化降解甲基橙實驗35-36
• 3.2.4 電化學性能測試36
• 3.3 結(jié)果與討論36-50
• 3.3.1 氧化石墨的紅外光譜（FT-IR）分析36-37
• 3.3.2 XRD圖譜分析37-38
• 3.3.3 Gr/TNTs電極的形貌分析38-39
• 3.3.4 石墨烯和氧化石墨烯的紫外可見光譜分析39-40
• 3.3.5 電化學性能分析40-42
• 3.3.6 TNTs電極的電催化性能分析42-47
• 3.3.7 Gr/TNTs電極的電催化性能分析47-50
• 3.4 本章結(jié)論50-51
• 第4章 石墨烯-金共修飾TiO_2納米管電極的制備、微結(jié)構(gòu)及性能研究51-57
• 4.1 引言51
• 4.2 實驗部分51-52
• 4.2.1 試劑與儀器51
• 4.2.2 樣品的制備51-52
• 4.2.3 樣品的表征52
• 4.3 結(jié)果與討論52-56
• 4.3.1 Au/Gr/TNTs電極的形貌分析52-53
• 4.3.2 Au/Gr/TNTs電極的EDS圖譜分析53
• 4.3.3 Au/Gr/TNTs電極的電催化性能分析53-55
• 4.3.4 Au/Gr/TNTs電極的電化學性能分析55-56
• 4.4 本章結(jié)論56-57
• 全文結(jié)論57-58
• 參考文獻58-66
• 攻讀學位期間取得的科研成果66-67
• 致謝67

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