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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-D 180

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