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

"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。