N掺杂TiO2纳米管阵列:高性能光电化学传感器的制备与应用
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"该文档是关于物联网智慧传输领域的一个研究,主要探讨了基于二氧化钛(TiO2)纳米管阵列的光电传感器的制备及其性能优化,涉及到N掺杂和钛酸锶(SrTiO3)复合结构的制备,以提升传感器在可见光下的光电性能和对环境污染物质的检测能力。" 物联网智慧传输技术是现代信息技术的重要组成部分,它利用各种感知设备采集数据,并通过无线网络传输,实现物体间的智能交互。在这一领域,光电传感器因其快速响应、高灵敏度和低成本的优势,被广泛应用于环境监测、医疗健康、食品安全等多个场景。 二氧化钛纳米管阵列是光电传感器研究的热点材料,因为它具备优秀的光响应特性、良好的化学稳定性和生物相容性,以及有利于电子传输的一维结构。文中通过阳极氧化法制备了不同形态的TiO2纳米管阵列,并通过在不同温度下的热处理,使其结晶化,以研究其对特定物质如K2Cr2O7的光电流响应。结果显示,经过450℃空气退火3小时处理的TiO2纳米管阵列对K2Cr2O7的检测效果最佳,具有宽的线性检测范围和低检测限,与传统紫外可见分光光度计法比较,其精度高,相对标准偏差(RSD)小。 为了提高TiO2纳米管在可见光下的光电性能,研究人员进行了N掺杂处理。通过500℃下NH3退火3小时,得到的N-TiO2样品在对对苯二酚的检测上表现出优良性能,其线性范围和检测限均优于未掺杂的TiO2,且与传统方法检测结果一致,RSD同样保持在较低水平。 此外,通过在Sr(OH)2溶液中水热处理并后续的NH3热处理,成功制备了N-SrTiO3/TiO2异质结结构,这种结构增强了TiO2对可见光的吸收,减少了电子-空穴对的复合,从而提升了其可见光催化活性。实验表明,N-SrTiO3/TiO2在可见光下对污染物罗丹明B的降解效率显著高于未掺杂和仅N掺杂的材料,显示出其在污染物去除方面的巨大潜力。 该研究通过创新的材料制备和改性技术,优化了基于TiO2纳米管阵列的光电传感器性能,尤其是提高了其在可见光下的应用效果,这对于物联网智慧传输中的环境监测和污染控制具有重要意义。这些研究成果为开发新型、高效、灵敏的光电传感器提供了理论基础和技术支持。
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