TiO2纳米管阵列光电极的电化学阻抗及动力学特性分析.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)NovemberActaPs．一Chim．Sin．，2010，26(11)：2935-29402935[Article】www．whxb．pku．edu．cnTiO2纳米管阵列光电极的电化学阻抗及动力学特性分析张知宇桑丽霞孙彪张晓敏马重芳(北京工业大学环境与能源工程学院，传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室，北京100124)摘要：采用声电化学阳极氧化法，在无机溶~lJ(H3PO4+NaF水溶液)和有机溶剂(NHF+水+乙二醇)体系电解液中加20V直流电压制得

2、TiO纳米管(TNT)阵列，其中无机溶剂样品(记为TNT—A)的管长为650am，有机溶剂样品(记为TNTE)的管长为2m．基于x射线衍射(XRD)图谱、场发射扫描电子显微镜图(FESEM)、紫外．可见漫反射光谱(UV—VisDRS)的表征和电流一时间(i-t)曲线、Mott-Schottky图和电化学阻抗谱(EIS)的分析可知，在空气中经500℃煅烧后，TNT—E的吸光性能明显好于TNT—A的吸光性能．在紫外光((365+15)nm)辐照下，测得TNT—E的平均光电流密度与TNT—A的仅差0．05mA·cm，这是由于管长的增长增大了电

3、荷转移电阻，并使得传质路径增长，增大了反应所需克服的势垒，降低了电极的反应速率，两者的电荷载流子密度分别为5．31x102~与9．86x】020cm～关键词：TiO纳米管阵列；电荷转移电阻；动力学特性；电荷载流子密度中图分类号：0649KineticsandElectrochemicalImpedancePropertiesofTiOzNanotubeArrayPhotoelectrodeZHANGZhi-YuSANGLi—XiaSUNBiaoZHANGXiao-MinMAChong-Fang(KeyLaboratoryofEnhanc

4、edHeatTransferandEnergyConservation，MinistryofEducationandKeyLaboratoryofHeatTransferandEnergyConversion，BeijingMunicipality，CollegeofEnvironmentalandEnergyEngineering，BeQingUniversityofTechnology，BeQing100124，P．R．China)Abstract：The2mand650amTiO2nanotube(TNT)arrayswerefa

5、bricatedbysonoelectrochemicalanodicoxidationinethyleneglycol(TNT—E)andinaqueoussolution(一A)electrolytesat20Vdirectvolmge．X—raydiffraction(ⅪD)andfieldemissionscanningelectronmicroscopy(FESEM)wereusedtocharacterizethecrysta1phaseandsurfacemorphologyoftheresultingoxidefilms

6、．UV—Visdiffusereflectancespectra(UV—VisDRS)，current—time(1-f)curves，Mott—Schottkyplotsandelectrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)wereusedtoinvestigatetheirkineticspropertiesandtheirelectrochemicalimpedancebehavior．The2I,zmnanotubesofTNT—Ecanhelptoharvestmorelightandprov

7、idemoresurfaceactivesitesthanthe650nmnanotubesofTNT—A．WefoundthatTNT—EhadstrongerlightabsorptionthanTNT—Aaftercalcinationinairat5o0oC．butthephotocurentdensi~differencesbetweenTNT—EandTNT—Awasonlyabout0．O5mA-cmunderUVillumination((365_+151nm)．SincethelongerTNT—Etubescanin

8、creasethechargetransportresistanceanddecreasetheconcentrationofthereactantsontheelectrodesurface．TNT—En