二氧化钛纳米管阵列的制备及应用研究

论文摘要

二氧化钛纳米管阵列由于具有高比表面积和高深宽比的特性,从而在太阳能电池、光催化、传感器、微电子、生物医学等方面得到了广泛的应用,具有极大发展前景。阳极氧化法制备工艺简单、操作成本低廉,且制备出的纳米管排列均匀整齐。本论文采用阳极氧化的方法制备规则结构的二氧化钛纳米管阵列,研究了不同电解液体系和不同反应时间对二氧化钛纳米管生长的影响。之后着重研究了二氧化钛纳米管阵列在生物医学和染料敏化太阳能电池方面的应用。在生物医学领域,本论文研究了经过表面纳米级修饰后的纯钛片对猪骨髓基质细胞(BMSCs)黏附、分化、生长等生物学特性的影响。实验结果表明,对钛片进行表面纳米化处理后有助于提高其生物相容性。在染料敏化太阳能电池的研究领域,本论文分别在纯钛片基底和FTO导电玻璃基底上制备二氧化钛纳米管阵列,并分别采用前端照射和后端照射的方法组装成染料敏化太阳能电池,测试两者的光电转换效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图录
• 表录
• 第一章 绪论
• 1.1 二氧化钛纳米管概述
• 1.2 二氧化钛纳米管的制备
• 1.2.1 模板合成法
• 1.2.2 水热合成法
• 1.2.3 阳极氧化法
• 1.2.4 研究现状
• 1.3 二氧化钛纳米管形成的影响因素
• 1.3.1 阳极氧化电压
• 1.3.2 电解液pH 值
• 1.3.3 阳极氧化时间
• 1.3.4 电解液组成
• 1.4 二氧化钛纳米管的应用
• 1.4.1 纳米管阵列在生物方面的应用
• 1.4.2 纳米管阵列在染料敏化太阳能电池方面的应用
• 1.5 研究目的与内容
• 第二章 二氧化钛纳米管阵列的制备及机理研究
• 2.1 实验方法和仪器
• 2.1.1 实验原料及设备
• 2.1.2 阳极氧化法
• 2.2 纳米管阵列理化性质的表征
• 2.2.1 扫描电子显微镜
• 2.2.2 X 射线粉末衍射
• 2.2.3 激光扫描共聚焦显微镜
• 2.2.4 原子力显微镜
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 金属钛片上制备纳米管阵列情况
• 2.3.2 FTO 导电玻璃上制备纳米管阵列情况
• 2.4 实验机理研究
• 2.5 本章小结
• 第三章 纳米管阵列在生物方面的应用
• 3.1 前言
• 3.2 实验原料及设备
• 3.3 材料的制备与表征
• 3.3.1 二氧化钛纳米管的制备
• 3.3.2 二氧化钛纳米孔的制备
• 3.4 生物实验研究
• 3.4.1 钛片表面细胞的粘附情况
• 3.4.2 钛片表面细胞的增殖情况
• 3.4.3 钛片表面细胞的生长形态
• 3.4.4 BMSCs 骨架蛋白的观测
• 3.5 本章小结
• 第四章 纳米管阵列在染料敏化太阳能电池方面的应用
• 4.1 前言
• 4.2 实验原料及设备
• 4.3 染料敏化太阳能电池的制备
• 4.3.1 纳米管薄膜电极的制备
• 4.3.2 染料的配制
• 4.3.3 电解质的配制
• 4.3.4 电池的封装
• 4.4 染料敏化太阳能电池的组装形式
• 4.4.1 后端照射
• 4.4.2 前端照射
• 4.4 电池性能与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 发展与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文