介孔TiN納米管陣列的制備及其性能研究.pdf

1、TiO2由于其優(yōu)越的物理化學(xué)性質(zhì)在光催化、鋰離子電池和電化學(xué)電容器領(lǐng)域受到各國研究者關(guān)注。通過陽極氧化方法在鈦基底上原位合成的TiO2納米管陣列具有多孔結(jié)構(gòu)，大的比表面積，有效的電子傳輸通道和低的離子擴(kuò)散阻力等特點(diǎn)，同時(shí)可以作為負(fù)載高比電容活性物質(zhì)形成復(fù)合納米陣列良好的模板。TiO2具有良好的光催化性質(zhì)，但由于其為寬禁帶(約3.2eV)半導(dǎo)體，僅能由紫外光（λ＜387 nm）激發(fā)顯示活性，如何提高TiO2的光催化效率已成為TiO2在光催

2、化領(lǐng)域面臨的首要問題。N摻雜可有效降低TiO2的禁帶寬度，拓寬光譜吸收范圍到可見光區(qū)域，提高TiO2的光催化效率。TiO2的半導(dǎo)體性質(zhì)在諸多領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用，但對于需要快速電子傳輸?shù)碾娀瘜W(xué)電容器來說，導(dǎo)電性需要改善。N摻雜可以提高TiO2的導(dǎo)電性達(dá)到電極材料電化學(xué)性能提高的目的。本論文以TiO2納米管陣列為模板，主要研究結(jié)果包括以下三個方面:
　　(1)陽極氧化制備的TiO2納米管陣列，在NH3氣氛中退火，實(shí)現(xiàn)對TiO2納米管陣

3、列的原位N摻雜，有效提高TiO2納米管陣列的導(dǎo)電性和電容性能。N摻雜的TiO2納米管陣列樣品退火溫度越高電容性能越好，從TiO2到TiN電容提高的根本原因是氮元素的摻入引起材料內(nèi)部載流子濃度的提高，TiN納米管陣列電極具有良好的大功率放電性能和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(2)通過電化學(xué)沉積法Ni(OH)2沉積到TiN納米管陣列表面及納米管內(nèi)部，形成TiN/Ni(OH)2復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，考察了不同沉積時(shí)間對TiN/Ni(OH)2復(fù)合納米

4、結(jié)構(gòu)表面形貌及電容性能的影響。 TiN/Ni(OH)2復(fù)合納米結(jié)構(gòu)可以同時(shí)利用Ni(OH)2產(chǎn)生的法拉第贗電容和TiN納米管陣列導(dǎo)電內(nèi)核結(jié)構(gòu)。
　　(3)通過多孔TiN納米管陣列空氣中450℃退火3h制得的多孔N-TiO2納米管具有最佳的可見光光催化性能，3h內(nèi)對RhB降解率為32％，主要原因是多孔結(jié)構(gòu)比表面積大和快速質(zhì)子流通速率?？諝庵型嘶鸬谋貢r(shí)間對光催化結(jié)果有影響，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，450℃退火3h制成的多孔N-TiO2納米管具有