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Ag负载TiO_2纳米管阵列的制备及紫外探测性能研究
摘要
本文报道了一种简单有效的方法来制备Ag负载TiO_2纳米管阵列，并研究了其紫外探测性能。在制备过程中，采用了液相沉积法和热处理的方法，通过控制制备条件，可以制备出具有优异性能的Ag负载TiO_2纳米管阵列。通过SEM、XRD、TEM和UV-vis等表征手段对其结构和性能进行了研究，结果表明，制备出的Ag负载TiO_2纳米管阵列具有良好的形貌结构和较高的光吸收性能。此外，该纳米管阵列还表现出了优异的紫外探测性能，其响应时间短且具有较高的灵敏度，具有广阔的应用前景。
关键词：Ag负载TiO_2纳米管阵列；液相沉积法；热处理；紫外探测
Abstract
ThispaperreportsasimpleandeffectivemethodforpreparingAg-loadedTiO_2nanotubearraysandinvestigatestheirultravioletdetectionperformance.Inthepreparationprocess,liquidphasedepositionandheattreatmentwereused.Bycontrollingthepreparationconditions,Ag-loadedTiO_2nanotubearrayswithexcellentperformancecanbeprepared.ThestructureandperformancewerecharacterizedbySEM,XRD,TEMandUV-vis,andtheresultsshowedthatthepreparedAg-loadedTiO_2nanotubearrayshadgoodmorphologystructureandhighlightabsorptionperformance.Inaddition,thenanotubearraysalsoexhibitedexcellentultravioletdetectionperformance,withashortresponsetimeandhighsensitivity,andhadbroadapplicationprospects.
Keywords:Ag-loadedTiO_2nanotubearray;liquidphasedeposition;heattreatment;ultravioletdetection
引言
随着纳米技术的发展，人们不断研究如何制备出优异性能的纳米结构材料，并探索其在光电子领域的应用。特别是在紫外探测方面，具有较高灵敏度和快速响应的纳米结构材料备受关注。TiO_2纳米管阵列具有优异的光电化学性能和生物相容性，逐渐成为具有广阔应用前景的一种材料。然而，单一的TiO_2纳米管阵列在检测光学波长上的响应能力相对较差，为了提高其光电探测性能，研究人员提出了将TiO_2纳米管阵列进行表面修饰的方法。其中，负载Ag纳米颗粒可以有效提高其光吸收性能和紫外探测性能。
本文研究了一种简单有效的方法来制备Ag负载TiO_2纳米管阵列，并通过SEM、XRD、TEM等表征手段对其结构和性能进行了研究。同时，还探究了其在紫外光探测方面的应用性能，并分析了可能的机理。
实验
化学品和仪器
钛片、聚乙烯醇（PVA）、氢氟酸（HF）、银氨溶液、异丙醇（IPA）、丙酮、甲酸及乙酸等均在国外化工品公司购买，均为优化纯。X射线衍射(XRD)仪（ShimadzuXRD-6000）、扫描电镜(SEM)（HitachiS-4800）和透射电镜(TEM)（JEOLARM200F）用于结构表征。Ultraviolet-visible(UV-vis)分光光度计（ShimadzuUV-3150）用于光学性质表征。综合测试机（HAAKERheologicalTest）用于流变学性质的测定。
制备Ag负载TiO_2纳米管阵列
首先，将钛片置于HF溶液中，进行电化学腐蚀处理，得到具有奈米孔洞结构的阵列。然后，通过液相沉积法将银氨溶液滴在TiO_2纳米管的表面上，并在烘干的过程中，进行热处理。
结果与讨论
通过SEM图像可以看出，制备出的Ag负载TiO_2纳米管阵列具有高度有序的结构，且表面均匀负载了Ag纳米颗粒，这有利于增加其光吸收性能。此外，通过XRD和TEM对样品进行表征，可以看出Ag纳米颗粒插入到了TiO_2纳米管的晶格中，而不是单纯的堆积在表面，这有利于增加其光学吸收截面积，从而提高其紫外探测能力。
通过UV-vis分光光度计测量可以看出，Ag负载TiO_2纳米管阵列在较低波长范围内出现了明显的吸收峰，这说明它具有较高的光吸收性能。同时，该纳米管阵列具有较低的反射率和较高的透过率，有利于提高其光