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        二氧化鈦納米管的制備、改性及應(yīng)用

        2015-07-25 09:09:52王俏王威崔福義邵鵬輝何皎潔
        化工進(jìn)展 2015年5期
        關(guān)鍵詞:納米管陽極光催化

        王俏,王威,崔福義,邵鵬輝,何皎潔

        (哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150090)

        納米結(jié)構(gòu)的二氧化鈦(TiO2)因其在光學(xué)、生物學(xué)、電學(xué)等方面的獨(dú)特性質(zhì)而成為目前研究的熱點(diǎn)之一,并被廣泛應(yīng)用于光催化、光電池、傳感器、涂料等方面[1-2]。尤其是管狀納米二氧化鈦,因?yàn)榫哂谐叽缈煽睾透叨扔行虻奶匦?,引起越來越多的關(guān)注。按照維數(shù)劃分,二氧化鈦納米管屬于一維納米材料,既具有納米材料普遍具有的量子尺寸效應(yīng),還具有獨(dú)特的機(jī)械性、熱穩(wěn)定性和光學(xué)性質(zhì)[3],因此其具有特殊的研究意義。TiO2納米管相對于納米棒、納米線等其他一維納米結(jié)構(gòu)而言,具有更大的比表面積,即可以提供更多的活性中心,使得TiO2納米管在光催化、光電池等方面具有更優(yōu)良的性能[4]。但TiO2納米管也存在它的缺陷,即TiO2的帶隙較寬,對太陽光的利用率較低。因此,為了使TiO2納米管的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛,通常會對TiO2納米管的內(nèi)部或表面進(jìn)行修飾改性,以達(dá)到改善其光學(xué)性能、電學(xué)性能、催化性能、生物相容性等目的[5]。

        本文對近年來國內(nèi)外針對TiO2納米管的制備技術(shù)、改性手段及應(yīng)用等方面取得的成果進(jìn)行了梳理,在此基礎(chǔ)上,提出了當(dāng)前存在的問題,并對今后研究工作進(jìn)行了展望。

        1 TiO2 納米管的制備

        目前TiO2納米管的制備方法主要有模板合成法、陽極氧化法和水熱合成法3 種,其中陽極氧化法主要用于制備高度有序的納米管陣列[4,6]。

        1.1 模板合成法

        模板合成法是把TiO2納米結(jié)構(gòu)基元組裝到模板孔洞中而形成納米管的方法,根據(jù)模板劑的性質(zhì)可以分為硬模板法和軟模板法。

        (1)硬模板法 一般以柱狀的單晶陽極氧化鋁(AAO)[7]或碳納米管有機(jī)溶膠[6]為模板,通過電化學(xué)沉積法、溶膠-凝膠法等技術(shù)將前體物沉積在模板上形成TiO2納米管。Hoyer[7]在氮?dú)獗Wo(hù)下,加電壓400mV,將無定形TiO2沉積在AAO 模板上,脫模并高溫脫水后得到銳鈦礦型TiO2納米管。硬模板法制備簡單,不需要特殊的設(shè)備,但是生成納米管的大小和形狀取決于模板的孔,而且模板和納米管分離時(shí)可能會破壞納米管的形貌,因此重現(xiàn)性比較差。

        (2)軟模板法 它是采用表面活性劑作為模板劑,將其與水、鈦醇鹽等混合,在一定條件下發(fā)生聚合反應(yīng),干燥、煅燒后制得TiO2納米管的方法。Jung 等[8]以鈦酸異丙酯為前體,二苯并-30-冠醚-10膽固醇凝膠體作模板,制備了內(nèi)層直徑500nm、層間距8~9nm 的雙層TiO2納米管,并討論了納米管的形成機(jī)理。

        軟模板法與硬模板法相比,克服了納米管的大小和形狀取決于模板孔的限制,但是由于要在高溫下去除模板劑,因此可能造成納米管的塌陷[6]。

        1.2 陽極氧化法

        陽極氧化法是鈦片在氫氟酸(HF)溶液中,經(jīng)陽極腐蝕而獲得TiO2納米管的方法。這種方法可以制得排列整齊的納米管陣列[9]。Gong 等[10]以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%~3.5%的HF 溶液為電解液,制得管徑為25~65nm、一端封閉而另一端開口的高密度納米管陣列。研究表明,管徑隨陽極電壓的增大而增大,且納米管的長度和氧化時(shí)間無關(guān)。廖建軍等[11]總結(jié)了前人的研究后認(rèn)為,制備出的TiO2納米管形貌越完整、管壁越粗糙、管長越長、管壁越薄,光電性能越好。郭智博等[12]分析了TiO2納米管生長的機(jī)理,認(rèn)為TiO2納米管的生長主要包括4 個(gè)階段:第一階段是通電后在鈦表面生成一層致密、高電阻值的阻擋層氧化膜; 第二階段電流上升,這是由于氧化膜表面生成微孔并不斷融合生成更大的孔,使得氧化鈦電阻下降所致;第三階段電流上升變緩,是納米管管徑的融合階段;第四階段電流基本保持不變,是納米管陣列穩(wěn)定增長發(fā)展的階段。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn),在恒定電壓下生長出的TiO2納米管均具有清晰的圓柱體或六角形的橫截面,而且管壁光滑[13]。而為了實(shí)現(xiàn)TiO2納米管陣列在幾何形態(tài)上的多樣性,可以通過改變陽極氧化電壓的方法,如在納米管生長過程中使用特定的高低交替電壓,會形成一些罕見形貌,如納米花邊堆疊、雙層納米管[14]和類竹子形態(tài)[15-16]等。Schmuki 等[16]交替使用120V和40V 電壓,成功制備出了類似竹子結(jié)構(gòu)的TiO2納米管陣列,研究還發(fā)現(xiàn),與管壁光滑的TiO2納米管陣列相比,這種類竹子結(jié)構(gòu)的TiO2納米管陣列具有更大的比表面積,從而在染料敏化太陽能電池中得到了很大的應(yīng)用。

        1.3 水熱法

        它是以TiO2納米粒子為鈦源,在高溫下與過量的濃堿溶液進(jìn)行一系列的化學(xué)反應(yīng),再經(jīng)過離子交換、焙燒后,得到TiO2納米管的方法[17]。水熱法與模板法相比,它可以通過控制反應(yīng)條件來合成不同管徑和長度的納米管[6]。Kasuga 等[18]以金紅石型TiO2為前體,在110℃下與濃氫氧化鈉溶液反應(yīng)20h,酸洗后制得樣品,并指出TiO2納米粒子與濃堿反應(yīng)生成的是含有Ti—O—Na 鍵的樣品,經(jīng)酸洗后形成片狀的納米粒子,它們再卷曲形成納米管。這與梁建等[19]提出的TiO2納米管的水熱生長機(jī)理是一致的。

        傳統(tǒng)的水熱法制備操作簡單、成本低廉,但是反應(yīng)時(shí)間長而且生成的多是多晶或非晶體,限制了它在光催化方面的應(yīng)用[4]。鈕金芬等[20]采用微波輔助水熱法合成了單晶TiO2納米管,克服了以往生成的樣品都是多晶或非晶體的缺陷。傳統(tǒng)水熱法的另一缺陷是,無法獲得TiO2納米管陣列[11]。李綱等[21]對此做出了改進(jìn),結(jié)合模板法的思想,以鋁基AAO為模板,氟鈦酸銨為反應(yīng)液,140℃下制得了TiO2納米管陣列。

        1.4 總結(jié)與比較

        針對目前主流的3 種TiO2納米管的制備方法,分別從合成機(jī)理、典型形貌及性能特點(diǎn)3 個(gè)角度對其進(jìn)行了總結(jié)與比較,見表1[22]。

        表1 TiO2 納米管不同制備方法的總結(jié)與比較[22]

        2 TiO2 納米管的表面改性

        TiO2的帶隙較寬,對于大部分可見光都不能進(jìn)行有效地吸收利用,同時(shí)又由于光生電子和空穴容易復(fù)合而表現(xiàn)出較低的光量子效率。通過對TiO2納米管的表面改性,可以在一定程度上改善這些問題[23-24]。改性手段主要包括摻雜和復(fù)合兩大類[5]。

        2.1 摻雜

        摻雜過程通過將其他電子活性體引入TiO2的晶格,使其禁帶寬度降低,從而使TiO2納米管在可見光區(qū)域有光學(xué)響應(yīng)[5]。摻雜過程可以分為三大類:非金屬摻雜、金屬摻雜與共摻雜。

        2.1.1 非金屬摻雜

        非金屬摻雜過程一般是用某種非金屬元素去取代TiO2晶格中的部分氧,形成TiO2-xAx晶體(A 代表非金屬元素),或者在TiO2中引入晶格氧空位使TiO2禁帶寬度減小,從而拓寬了TiO2的光響應(yīng)范圍[25]。2001 年,Asahi 等[26]首次發(fā)現(xiàn)了以氮取代TiO2中的部分氧,可以使TiO2禁帶寬度變窄,在不降低紫外光活性的同時(shí),使TiO2在可見光區(qū)域出現(xiàn)光響應(yīng)。隨后,研究者又紛紛發(fā)現(xiàn)了非金屬元素碳、硫、硼等也可用于TiO2的摻雜改性,同時(shí)光催化實(shí)驗(yàn)證明,與純TiO2納米管相比,摻雜后的TiO2納米管表現(xiàn)出了更高的可見光活性。

        2.1.2 金屬摻雜

        金屬離子摻雜是利用物理或化學(xué)方法,將金屬離子引入到TiO2晶格內(nèi)部,從而在晶格結(jié)構(gòu)中引入新電荷、形成缺陷或改變晶格類型、改變光生電子和空穴的運(yùn)動(dòng)狀況、調(diào)整其分布狀態(tài)或能帶結(jié)構(gòu),從而使TiO2的光催化性能發(fā)生改變[5]。王澤高等[27]用水熱法制備了銅摻雜的TiO2納米管,同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,銅摻雜會在禁帶間形成雜質(zhì)能級,窄化TiO2帶隙寬度,使光譜響應(yīng)擴(kuò)展到可見光區(qū)。Schmuki 等[28]利用高壓離子注入機(jī)將微量的鉻離子注入TiO2納米管并焙燒,制得了鉻摻雜的TiO2納米管陣列,研究結(jié)果表明,其產(chǎn)生了促進(jìn)光生載流子再復(fù)合的缺陷,與沒有進(jìn)行摻雜的相對比,其對可見光的響應(yīng)大大增加。過渡金屬鈷、銦、鐵等也常被用在TiO2納米管金屬摻雜的研究中,并成功提高了TiO2納米管在可見光區(qū)域的響應(yīng)。

        2.1.3 共摻雜

        (1)多種非金屬元素的共摻雜 多種非金屬元素共摻雜可以產(chǎn)生協(xié)同作用,在可見光區(qū)產(chǎn)生有效的激發(fā),進(jìn)一步提高可見光的光催化活性。Shi等[29]采用等離子體電解方法,制備了碳、氮共摻雜的TiO2納米管,光電子能譜分析表明,碳、氮摻入了TiO2晶格結(jié)構(gòu)中,并且光催化實(shí)驗(yàn)證明,在可見光下,其對甲基橙溶液表現(xiàn)出了高催化活性。Su等[30]以1/12mol/L 草酸溶液+1.0%碘酸溶液+0.5%氟化銨溶液為電解液,在20V 電壓下氧化鈦片,制得了氮氟共摻雜的TiO2納米管,同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,氮、氟的協(xié)同作用可以提高TiO2納米管的光電催化能力。

        (2)非金屬與金屬元素的共摻雜 單一非金屬摻雜由于帶隙能的降低,拓展了TiO2納米管在可見光區(qū)域的光響應(yīng)范圍;單一金屬元素?fù)诫s由于抑制了電子-空穴的復(fù)合,增強(qiáng)了TiO2納米管的光催化活性。若將兩者結(jié)合,則有可能制備出在可見光區(qū)域具有高催化活性的TiO2納米管[31]?;谶@種理念,研究者們不斷地進(jìn)行了各種非金屬與金屬共摻雜的研究嘗試。吳奇等[32]用陽極氧化法制備了鐵氮共摻雜的TiO2納米管陣列,紫外可見光譜顯示共摻雜樣品的吸收帶較單一摻雜的樣品紅移了,證明了共摻雜存在協(xié)同效應(yīng)。趙芳[33]以硝酸銀為銀源、尿素為氮源,制備了銀氮共摻雜的TiO2光催化劑。由于銀和氮元素的影響,抑制了TiO2由銳鈦礦相向金紅石相的轉(zhuǎn)變過程,從而提高了樣品的光催化性能;而共摻雜后,由于存在兩種元素的協(xié)同作用,使其光催化性能進(jìn)一步提高。

        2.2 復(fù)合

        復(fù)合與摻雜的原理不同,是利用金屬或金屬氧化物、半導(dǎo)體、聚合物等對TiO2納米管進(jìn)行管表面負(fù)載或者管內(nèi)填充。電化學(xué)沉積是實(shí)現(xiàn)表面負(fù)載和管內(nèi)填充最常用的方法[5]。復(fù)合可以根據(jù)復(fù)合材料的不同而分為與金屬材料復(fù)合、與有機(jī)導(dǎo)電聚合物復(fù)合以及與半導(dǎo)體復(fù)合這三大類。

        2.2.1 金屬材料復(fù)合

        金屬材料復(fù)合是一種改變TiO2表面性質(zhì)從而獲得光生電子的方法。復(fù)合金屬的費(fèi)米能級要比TiO2的費(fèi)米能級低,當(dāng)在TiO2表面負(fù)載金屬后,由于存在金屬和TiO2半導(dǎo)體的費(fèi)米能級差,將形成局部微電池,電子不斷地從費(fèi)米能級高的TiO2半導(dǎo)體轉(zhuǎn)移到費(fèi)米能級低的金屬材料,直到它們的費(fèi)米能級完全相同,從而形成了Schottky 能壘。由于Schottky 能壘是俘獲激發(fā)電子的有效陷阱,從而抑制了光生電子和空穴的復(fù)合,提高了TiO2納米管的光催化性能。目前研究較多的金屬材料主要是能產(chǎn)生較高Schottky 能壘的金、鉑、銀、鈀等貴金屬[34]。李海龍等[35]在堿性條件下,用TiO2納米管與硝酸銀的乙二醇溶液反應(yīng),合成了銀負(fù)載的TiO2納米管,并用甲基橙降解實(shí)驗(yàn)考察了樣品的光催化活性,結(jié)果表明,適宜擔(dān)載量的銀可以顯著提高TiO2的光催化活性。包華輝等[36]利用微波多元醇技術(shù)在TiO2納米管表面均勻負(fù)載了金、鉑粒子,同時(shí)紫外-可見吸收光譜結(jié)果表明,負(fù)載后的TiO2納米管在可見光區(qū)域的響應(yīng)顯著增強(qiáng)。

        另外有研究者發(fā)現(xiàn)[5],由于TiO2是N 型半導(dǎo)體,其管壁具有較高的導(dǎo)電性,在電沉積時(shí),金屬電沉積的陰極電位會表現(xiàn)出正向偏壓,因此用電沉積法制備的金屬與TiO2納米管復(fù)合的材料會優(yōu)先沉積在管頂部,而不是管內(nèi)部。為了實(shí)現(xiàn)金屬在管內(nèi)部的填充,Schmuki 等[36]利用選擇性自摻雜法,將TiO2納米管管底的Ti4+電還原為Ti3+,使得管底比管壁具有了更高的導(dǎo)電性,從而使金屬銅優(yōu)先從管底開始沉積。

        2.2.2 導(dǎo)電聚合物復(fù)合

        導(dǎo)電聚合物是一種有機(jī)半導(dǎo)體材料,帶隙在1.5~3V,當(dāng)導(dǎo)電聚合物與TiO2復(fù)合后,在光敏氣敏方面擁有巨大的應(yīng)用潛力[5]。李印華[37]制備了聚苯胺/TiO2納米管復(fù)合材料,并證實(shí)其對氨有較高的敏感性,當(dāng)TiO2含量為40.74%時(shí),對氨的敏感性最優(yōu),同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),這種高敏感性主要來源于P型半導(dǎo)體聚苯胺和N 型半導(dǎo)體TiO2界面間形成的PN 結(jié)特性。劉非拉等[5]利用具有電化學(xué)可逆性和環(huán)境穩(wěn)定性的導(dǎo)電聚合物聚吡咯,以TiO2納米管電極作為工作電極,鉑為對電極,通過恒電壓法合成了包含聚吡咯的TiO2納米管,研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)以0.01mol/L 硫酸鈉溶液為電解液,且在500W 可見光照射下,樣品的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了1.82%。

        2.2.3 無機(jī)半導(dǎo)體復(fù)合

        TiO2納米管與無機(jī)半導(dǎo)體復(fù)合主要是利用納米粒子間的耦合作用,從而獲得半導(dǎo)體復(fù)合體,其實(shí)質(zhì)是一種半導(dǎo)體對另一種半導(dǎo)體的修飾。由于兩種半導(dǎo)體的費(fèi)米等級不同,光生載流子在能隙不同的半導(dǎo)體之間進(jìn)行傳輸和分離,從而抑制了光生載流子的復(fù)合。一般采用窄帶隙的半導(dǎo)體,如CdS、PbS、CdSe、WO3、ZnO 等[38],通過電化學(xué)沉積或化學(xué)沉積等方法,實(shí)現(xiàn)了與TiO2納米管的復(fù)合。Grimes等[39]利用電沉積法,在TiO2納米管陣列表面形成了CdS 顆粒沉積膜,沉積后的TiO2納米管陣列的禁帶寬度減小到2.53eV,同時(shí)實(shí)驗(yàn)證明,CdS 沉積后的TiO2納米管陣列對可見光的響應(yīng)明顯增大,光電性質(zhì)也有了明顯的改善。

        綜上所述,采用各種手段對TiO2納米管進(jìn)行改性可以拓寬其在可見光區(qū)域的響應(yīng),光催化活性可以得到明顯改善,這大大增加了TiO2納米管在光催化、光電池等領(lǐng)域的應(yīng)用。

        3 TiO2 納米管的應(yīng)用

        3.1 環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用

        3.1.1 光催化降解污染物

        TiO2是在水處理領(lǐng)域降解有機(jī)污染物的應(yīng)用最廣泛的光催化劑之一,特別是針對污水中的難降解有機(jī)物,表現(xiàn)出良好的優(yōu)勢和前景。與納米TiO2顆粒相比,TiO2納米管的比表面積更高,還具有納米管尺寸、形貌和結(jié)構(gòu)可控的優(yōu)點(diǎn)。另外,TiO2納米管還可以形成陣列,其光催化活性更高。Xie[40]利用陽極氧化法制得TiO2納米管,并用其進(jìn)行降解雙酚A(BPA)的實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,加入TiO2納米管作催化劑后,BPA 的降解率達(dá)到了80.1%,比加入TiO2納米顆粒時(shí)的降解率高了51.1%,說明了TiO2納米管具有良好的光催化性能。另外有研究者發(fā)現(xiàn),制備出的TiO2納米管具有不同的長度和晶型,并對它們的光催化性能進(jìn)行了比較。Schmuki等[41]認(rèn)為,TiO2納米管的管長越長,光催化性能越好,而且銳鈦礦晶型的光催化性能優(yōu)于無定形和混晶型。

        3.1.2 氣敏傳感器

        TiO2納米管可以應(yīng)用在傳感器材料中,用來檢測氧氣、一氧化碳、氫氣等,并且已經(jīng)被證實(shí),TiO2納米管對一氧化碳、氫氣、氨氣等氣體表現(xiàn)出高敏感性[42]。這種高氣敏活性源于TiO2納米管特殊的形貌結(jié)構(gòu)和在納米尺寸上的高度對稱性[5]。Grimes等[43]用TiO2納米管制作了氫氣傳感器,并建立了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在線檢測氫氣濃度,這種傳感器具有高靈敏度,氫氣濃度的檢測限值為0.05μL/L。在TiO2納米管中摻雜外來原子,可以增強(qiáng)其傳感能力,如鉑[44]、鈮等。袁寶[44]用陽極氧化法制得了鉑摻雜的TiO2納米管陣列,同時(shí)實(shí)驗(yàn)證明,其對氨氣、氧氣、丙酮?dú)怏w等有良好的氣敏響應(yīng)特性和響應(yīng)穩(wěn)定性。

        3.2 能源領(lǐng)域應(yīng)用

        3.2.1 光催化分解水制氫

        自Fujishima 等[45]發(fā)現(xiàn)用紫外光照射TiO2可以分解水并制得氫氣以來,光催化分解水制氫成為了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。由于TiO2納米管陣列具有較大的比表面積、均勻規(guī)則的分布,并且電解液可以浸潤到納米管的內(nèi)外表面,因此由TiO2納米管陣列組成的光電解池是目前光催化制氫領(lǐng)域研究最廣泛的體系之一[46]。Mor 等[47]以管長為224nm 的TiO2納米管陣列作為光電極光解水,產(chǎn)氫速率達(dá)到了960μmol/(h·W),太陽能轉(zhuǎn)換效率為6.8%,同時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)納米管的管壁對光裂解水的效率起著極其重要的作用。目前該領(lǐng)域的研究工作主要集中在對TiO2納米管進(jìn)行改性,擴(kuò)大光譜利用范圍等方面,從而改進(jìn)TiO2納米管性能,提高產(chǎn)氫效率。

        3.2.2 染料敏化太陽能電池

        TiO2納米管在光輻照下吸收光子能量、產(chǎn)生激發(fā)電子,在TiO2費(fèi)米能級與電解質(zhì)的氧化還原電位間產(chǎn)生電壓,進(jìn)而形成電流。同時(shí)由于TiO2的帶隙較寬,對可見光的響應(yīng)很小,為了有效地利用可見光,人們考慮將TiO2納米管與能有效吸收可見光的有機(jī)半導(dǎo)體(染料)相結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)對可見光的有效利用。1991 年,Gratzel 等[48]首次提出了用TiO2納米晶作為染料敏化太陽能電池的電極,并成功制備了光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)7%的太陽能電池。此后,TiO2納米管應(yīng)用于染料敏化太陽能電池一直是眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn),并且對TiO2納米管進(jìn)行改性后,其光電轉(zhuǎn)換效率又有所提高。Zhang 等[49]在光電陽極上負(fù)載了鈰后,光電轉(zhuǎn)換效率較負(fù)載前提高了0.45%。通常認(rèn)為管長越長、管的表面積越大,可以吸附的染料就越多,光生電流也就越強(qiáng)。Paulose等[50]制備出了管長為220μm 的TiO2納米管陣列,染料敏化處理后,光電轉(zhuǎn)換效率為6.89%,與管長為6μm 的TiO2納米管陣列相比,光電轉(zhuǎn)換效率提高了62%。

        4 結(jié)語與展望

        TiO2納米管作為一種新型的一維納米材料,因其獨(dú)特的理化特性,已在光催化、染料敏化太陽能電池、氣敏傳感器、生物醫(yī)學(xué)涂料等領(lǐng)域顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而,TiO2納米管的研究工作仍需要進(jìn)一步地深入,特別是在納米管的形成機(jī)理、影響管形貌的因素及表面修飾改性等方面有待進(jìn)一步研究[22]。未來的研究目標(biāo)主要集中在以下幾個(gè)方面。

        (1)TiO2納米管的制備技術(shù)到目前為止仍不夠完善,各種制備方法各有不足之處,需要優(yōu)化工藝條件或探索新方法來改進(jìn)TiO2納米管的制備技術(shù)。同時(shí)對TiO2納米管的生長機(jī)理還存在分歧,未來有必要深入研究生長機(jī)理,以便定向合成出尺寸形貌可控、功能更強(qiáng)大的納米結(jié)構(gòu)。

        (2)新穎形貌的TiO2納米管陣列與管壁光滑的TiO2納米管陣列相比,具有更高的比表面積,可以通過改變基底材料等探索制備更多形貌新穎且高度有序的TiO2納米管陣列,從而獲得更優(yōu)異的光電性能。

        (3)目前,研究者們通過對TiO2納米管進(jìn)行表面改性,增大了其對可見光的響應(yīng),但是可見光催化和太陽能轉(zhuǎn)換效率還比較低,因此拓展TiO2納米管的改性方法仍是未來的研究熱點(diǎn)之一。由于TiO2納米管具有中空這一特點(diǎn),因此向管內(nèi)填充金屬、無機(jī)、有機(jī)或磁性材料,進(jìn)一步改善TiO2納米管的光電磁特性,這一領(lǐng)域在未來有望得到更加廣泛的研究。

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