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第1章 二氧化钛半导体纳米材料的应用与发展1

1.1 能带理论与半导体1

1.2 半导体纳米材料3

1.2.1 半导体纳米材料的光学特性3

1.2.2 半导体纳米材料的电学特性5

1.2.3 半导体纳米材料的光电催化特性5

1.3 半导体纳米技术在环境污染控制与诊断中的应用6

1.4 粉体二氧化钛在光催化应用领域的研究现状7

1.4.1 TiO2光催化机理8

1.4.2 掺杂金属、非金属离子改性9

1.4.3 贵金属沉积修饰12

1.4.4 窄禁带半导体复合修饰14

1.5 二氧化钛纳米材料在传感器领域的应用15

1.5.1 TiO2气敏传感器15

1.5.2 TiO2生物传感器17

1.6 二氧化钛纳米管的研究现状18

1.6.1 TiO2纳米管的传统制备方法概述18

1.6.2 阳极氧化TiO2纳米管阵列制备概述19

1.6.3 二氧化钛纳米管阵列应用研究22

1.7 小结24

参考文献25

第2章 氧化钛纳米管阵列的生长机理32

2.1 纳米管阵列制备的电化学过程32

2.2 无机水溶液制备TiO2纳米管阵列33

2.2.1 不同pH条件下的TiO2纳米管阵列形貌33

2.2.2 TiO2纳米管阵列生长过程37

2.3 影响纳米管阵列形貌的重要因素38

2.3.1 氧化电压对纳米管孔径的影响38

2.3.2 溶液酸度对纳米管长度的影响40

2.3.3 影响纳米管管壁厚度的关键因素41

2.4 阳极氧化铝多孔膜与阳极氧化钛纳米管阵列生长机理比较探讨42

2.4.1 阳极氧化铝多孔膜的形成机理42

2.4.2 氧化钛纳米管相互分离机理解析45

2.5 小结46

参考文献47

第3章 碳材料修饰二氧化钛纳米管阵列48

3.1 有序碳纳米管修饰TiO2纳米管阵列光催化应用50

3.1.1 “Tube-in-tube”型C-TiO2纳米管阵列的化学气相沉积制备50

3.1.2 “Tube-in-tube”型C-TiO2纳米管阵列的结构表征50

3.1.3 “Tube-in-tube”型C-TiO2纳米管阵列对有机污染物的吸附、光催化性能研究56

3.2 定向生长碳纳米棒及氮掺杂复合TiO2纳米管阵列光催化应用58

3.2.1 定向生长碳纳米棒及氮掺杂复合TiO2纳米管阵列制备58

3.2.2 复合TiO2纳米管阵列的SEM、XRD、UV-vis分析59

3.2.3 复合TiO2纳米管阵列的Raman、XPS精细结构分析61

3.2.4 复合TiO2纳米管阵列的光电性质分析62

3.2.5 复合TiO2纳米管阵列光催化降解有机污染物63

3.3 碳材料修饰TiO2纳米管阵列在清洁能源中的应用64

3.3.1 无序CNT、Pt纳米颗粒修饰TiO2纳米管阵列65

3.3.2 Pt纳米颗粒修饰“Tube-in-tube”C-TiO2纳米管阵列70

3.4 Pt/CNTs/TiO2纳米管阵列葡萄糖生物传感器76

3.5 展望79

参考文献80

第4章 贵金属纳米颗粒功能化TiO2纳米管阵列研究85

4.1 PtAu纳米颗粒电催化改性TiO2纳米管阵列在构建清洁能源电池中的应用86

4.1.1 PtAu纳米颗粒修饰的TiO2纳米管阵列的制备、表征87

4.1.2 PtAu/TiO2纳米管阵列应用于甲醇催化氧化87

4.1.3 PtAu组分变化对甲醇催化氧化效率的影响90

4.2 PtAu/TiO2纳米管阵列葡萄糖生物传感器92

4.3 Ag纳米颗粒改性TiO2纳米管阵列电化学发光检测苯并芘94

4.3.1 Ag/TiO2纳米管阵列的电化学发光性能95

4.3.2 Ag/TiO2纳米管阵列的电化学发光检测苯并芘97

4.4 “Tube-in-tube”型Au/TiO2纳米管阵列光催化共解毒Cr（Ⅵ）和Acid orange 7共解毒作用研究100

4.4.1 Au/TiO2纳米管阵列的形貌、结构、光电性能表征101

4.4.2 Au/TiO2纳米管阵列对Cr（Ⅵ）-AO7光催化共解毒作用研究103

4.5 小结106

参考文献106

第5章 氧化物敏化二氧化钛纳米管阵列功能材料的环境有害物质净化处理应用研究110

5.1 Fe2O3/TiO2纳米管阵列的制备、表征和光电性能研究111

5.1.1 化学沉积法制备Fe2O3/TiO2纳米管阵列111

5.1.2 Fe2O3/TiO2纳米管阵列的结构表征111

5.1.3 Fe2O3/TiO2纳米管阵列的光电性能研究112

5.2 WO3/TiO2纳米管阵列对Cr（Ⅵ）的光催化还原研究116

5.2.1 WO3/TiO2纳米管阵列的制备117

5.2.2 WO3/TiO2纳米管阵列的形貌与结构表征117

5.2.3 WO3/TiO2纳米管阵列对Cr（Ⅵ）的光催化研究121

5.3 Cu2O/TiO2纳米管阵列光催化降解4-硝基苯酚127

5.3.1 Cu2O/TiO2纳米管阵列的制备128

5.3.2 Cu2O/TiO2纳米管阵列的形貌、结构表征128

5.3.3 Cu2O/TiO2纳米管阵列光催化降解4-硝基苯酚131

5.4 分子印迹TiO2膜修饰TiO2纳米管阵列137

5.4.1 分子印迹TiO2膜修饰TiO2纳米管阵列的制备138

5.4.2 分子印迹TiO2膜修饰TiO2纳米管阵列的表征139

5.4.3 分子印迹TiO2膜修饰TiO2纳米管阵列的吸附特性141

5.4.4 分子印迹TiO2膜修饰TiO2纳米管阵列的光电化学性能142

5.4.5 分子印迹TiO2膜修饰TiO2纳米管阵列的光电催化和光催化降解9-蒽甲酸142

5.5 展望144

参考文献145

第6章 硫属半导体纳米材料修饰二氧化钛纳米管阵列149

6.1 CdX（X=Se,Te）修饰TiO2纳米管阵列150

6.1.1 CdSe、CdTe修饰TiO2纳米管阵列的电沉积制备150

6.1.2 纳米管长度对CdSe/TiO2纳米管阵列光伏特性的影响150

6.1.3 CdSe粒径对CdSe/TiO2纳米管阵列光伏特性的影响154

6.1.4 CdSe/TiO2纳米管阵列光催化降解9-蒽甲酸（ACA）156

6.2 CdTe修饰TiO2纳米管阵列158

6.2.1 CdTe/TiO2纳米管阵列形貌、结构表征158

6.2.2 CdTe/TiO2纳米管阵列荧光检测苯并芘158

6.2.3 CdTe/TiO2纳米管阵列荧光检测器的抗干扰分析161

6.2.4 CdTe/TiO2纳米管阵列荧光检测器应用于湘江水样分析163

6.3 CdSexTe1-x/TiO2纳米管阵列生物免疫传感器164

6.3.1 CdSexTe1-x/TiO2纳米管阵列的光辅助电沉积制备及结构、光学性能表征研究165

6.3.2 CdSexTe1-x/TiO2光学免疫传感器的构建167

6.3.3 CdSexTe1-x/TiO2光学免疫传感器在五氯苯酚检测中的应用168

6.4 CdS/Pt/TiO2纳米管阵列光电杀菌170

6.4.1 CdS/Pt/TiO2纳米管阵列的制备及结构、光学性能表征171

6.4.2 CdS/Pt/TiO2纳米管阵列在大肠杆菌去除中的应用173

6.5 CuInS2/TiO2纳米管阵列177

6.5.1 CuInS2/TiO2纳米管阵列的制备、形貌、结构表征177

6.5.2 CuInS2/TiO2纳米管阵列光催化降解2,4-D180

6.6 小结181

参考文献182

第7章 二氧化钛纳米管阵列在纳米材料制备中的应用研究186

7.1 二氧化钛纳米管阵列模板法制备Au纳米网186

7.1.1 制备Au纳米网187

7.1.2 Au纳米网的形貌、组分表征187

7.2 二氧化钛纳米管阵列上电沉积三维Au纳米树190

7.2.1 多枝金晶体电沉积制备191

7.2.2 无碳纳米管辅助作用下的金晶体191

7.2.3 碳纳米管辅助作用下的金晶体192

7.2.4 灌木多枝Au晶体在As3＋检测中的应用195

7.2.5 碳纳米管辅助作用下的纳米金灌木晶体生长机理研究195

7.3 验证研究：碳纳米管导向下的灌木Pt晶体197

7.4 三维构型、形貌可控Bi2X3(X=Se,S）/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能应用199

7.4.1 Bi2Se3、Bi2S3修饰TiO2纳米管阵列200

7.4.2 结构可调Bi2S3/TiO2纳米管阵列202

7.5 具有二级结构的多孔Bi2S3/TiO2纳米管阵列在环境污染物去除中的应用研究203

7.5.1 Bi2S3/TiO2纳米管阵列的形貌、结构表征203

7.5.2 Bi2S3/TiO2纳米管阵列光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸205

7.5.3 Bi2S3/TiO2纳米管阵列应用于2,4-二氯苯氧乙酸-Cr（Ⅵ）光催化共解毒研究207

7.5.4 Cr（Ⅵ）浓度对2,4-二氯苯氧乙酸光催化降解效率的影响209

7.5.5 pH对2,4-二氯苯氧乙酸-Cr（Ⅵ）共解毒效率的影响209

7.6 小结209

参考文献211