TiO-,2-納米管的制備及生物傳感特性研究.pdf

1、TiO2納米管因具有大的比表面積及納米尺寸效應(yīng)，與其它納米結(jié)構(gòu)形式相比，TiO2納米管在光催化、傳感器、太陽能電池等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的開發(fā)潛力，已成為目前國(guó)際上納米材料的研究熱點(diǎn)之一。
　　 本文采用電化學(xué)陽極氧化法制備出了高度有序定向的TiO2納米管陣列，探討了不同電解液體系下制備參數(shù)(陽極氧化電壓、時(shí)間、pH值等)對(duì)TiO2納米管生長(zhǎng)的影響，并對(duì)陽極氧化法制備的TiO2納米管陣列的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了討論。實(shí)驗(yàn)表明，在一定電壓范圍內(nèi)

2、，不同電壓下能夠得到管徑不同的TiO2納米管；pH值的大小決定能否形成納米管結(jié)構(gòu)；時(shí)間是決定納米管長(zhǎng)度的一個(gè)關(guān)鍵因素。水溶液體系中較佳的制備條件為pH=4，陽極氧化時(shí)間為3小時(shí)，陽極氧化電壓介于10～20V之間；而有機(jī)體系中較佳的制備條件為pH=6，陽極氧化時(shí)間為10小時(shí)，陽極氧化電壓介于35～60V之間。XRD測(cè)試表明，制備出的TiO2納米管為無定型。
　　 對(duì)制備的TiO2納米管分別在空氣與氮?dú)鈿夥罩械谋簾幚?，研究了焙燒?/p>

3、度、氣氛對(duì)TiO2納米管形貌及晶型結(jié)構(gòu)的影響，并探討了TiO2納米管在焙燒過程中的相變模型及相變機(jī)理。SEM、XRD測(cè)試結(jié)果表明，在空氣中焙燒，當(dāng)溫度小于600℃時(shí)，納米管均可保持較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，管徑及管壁厚度都未發(fā)生明顯改變，當(dāng)溫度大于800℃時(shí)，納米管結(jié)構(gòu)開始塌陷，并且銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變的溫度為700℃；而在氮?dú)庵斜簾?，管形貌發(fā)生明顯變化，納米管管徑變小，管壁變厚，管長(zhǎng)變短，當(dāng)焙燒溫度達(dá)到700℃時(shí)，納米管結(jié)構(gòu)開始塌陷，銳鈦礦相向

4、金紅石相轉(zhuǎn)變的溫度為600℃。相變模型及相變機(jī)理表明，在銳鈦礦向金紅石的相變過程中，主要影響因素有兩方面：一是氧離子在納米管結(jié)構(gòu)中的分布；二是由于Ti-O鍵的斷裂產(chǎn)生的Ti4+離子的位錯(cuò)。
　　 結(jié)合循環(huán)伏安及交流阻抗法，深入研究了TiO2納米管以及在不同溫度(300℃、500℃、600℃)與不同氣氛(空氣、氮?dú)?、一氧化?焙燒處理后的電化學(xué)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，與300℃、600℃焙燒處理后的樣品相比，在500℃下焙燒后的TiO2納

5、米管電極具有較好的導(dǎo)電性；未焙燒的TiO2納米管電極的循環(huán)伏安響應(yīng)為不可逆電子傳遞反應(yīng)；空氣中焙燒處理后的TiO2納米管電極的循環(huán)伏安響應(yīng)為有表面吸附的不可逆反應(yīng)；氮?dú)庵斜簾幚砗蟮腡iO2納米管電極的循環(huán)伏安響應(yīng)表現(xiàn)出了較好的伏安曲線，氧化峰與還原峰電位分離ΔEp為0.267V，滿足準(zhǔn)可逆反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，電極上的電子轉(zhuǎn)移速度常數(shù)為k0=1.11×10-3cm/s；一氧化碳?xì)夥罩斜簾幚砗蟮腡iO2納米管電極的循環(huán)伏安響應(yīng)表現(xiàn)出了更好的伏安

6、曲線，氧化峰與還原峰電位分離ΔEp為0.163V，滿足準(zhǔn)可逆反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，電極上的電子轉(zhuǎn)移速度常數(shù)為k0=2.76×10-3cm/s。
　　 通過共吸附法將辣根過氧化酶(HRP)及電子介體硫堇(Th)修飾在TiO2納米管電極上，制備出TiO2納米管介體型酶電極。通過循環(huán)伏安法及安培法探討了TiO2納米管酶電極對(duì)不同濃度的H2O2的催化效應(yīng)，推導(dǎo)出響應(yīng)電流與H2O2濃度的線性擬和關(guān)系，在一氧化碳?xì)夥罩斜簾幚砗蟮腡iO2納米管電極，