Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.52
no.6
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pp.298-305
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2019
We investigated a correlation between morphology and photoelectrochemical properties of TiO2 nanotubes fabricated by well-controlled anodization processes. Anodization in an ethylene-glycol-based electrolyte solution accelerated the rapid grow rate of TiO2 nanotubes, but also cause problems such as delamination at the interface between TiO2 nanotubes and a Ti substrate, and debris on the top of the nanotube. The applied voltages for the anodization of TiO2 were adjusted to avoid the interface delamination. The heat treatment and the anodizing time were also controlled to enhance the crystallinity of the as-prepared TiO2 nanotubes and to increase the surface area with the varied length of the anodized TiO2 nanotubes. Additionally, a 2-step anodization process was utilized to remove the debris on the tube top. The photoelectrochemical properties of TiO2 nanotubes prepared with the carefully tailored conditions were investigated. By removing the debris on TiO2 nanotubes, applied bias photon-to-current efficiency (ABPE) of TiO2 nanotubes increased up to 0.33%.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2021.11a
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pp.172-173
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2021
With the development of nano-reinforcement technology and the increasing concern for environmental issues, TiO2 nanomaterials have received wide attention as an additive besides carbon nanomaterials that can be used to enhance the mechanical properties of cement-based materials. Also, TiO2-based materials can allow cement-baned materials with photocatalytic capability, providing a potentially effective approach to reduce environmental problems. In this work, compressive strength, splitting tensile strength, and degradation of methylene blue solution were used as target to assess the effect of TiO2 nanotubes on the mechanical strength and photocatalytic effect of hardened cement paste at different curing time. According to the strength results, the optimum amount of TiO2 was identified as 0.5% of the weight of cement. Meanwhile, the TiO2 nanotubes-reinforced specimen exhibited better photocatalytic effect in the early stage of curing.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.55
no.1
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pp.1-8
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2022
Titanium dioxide (TiO2) is one of the most intensively investigated materials in materials science. Mostly, TiO2 has been used in the form of nanoparticles, but recently new highly ordered TiO2 nanotubes (U-tube) has been introduced and applied to various applications due to their one-dimensional charge path way. In the present paper, we described the formation process and physical properties of U-tube then, gave examples of applications in sequence. Firstly, in photocatalysis, U-tube was used with Au/Pt co-catalysts and showed enhanced photogenerated H2 efficiency compared to bare TiO2. Secondly, photoelectrochemical performance of U-tube was evaluated with different heat-treatment temperatures. As a further application, two different types of electrical cell (Ti-TiO2-Pt and Ti-TiO2-PtNP) was configurated to observe memristive behavior of U-tube. Both cells behaved as switching electrodes and follow a memristive movement in the high and low resistance state extremely well with high reproducibility.
We demonstrate the electrochromic properties of $TiO_2$ nanotubes prepared by an anodization process and investigate the effects of heat treatment and viologen incorporation on them. The morphology and crystal structure of anodized $TiO_2$ nanotubes are investigated by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. As-formed $TiO_2$ nanotubes have straight tubular layers with an amorphous structure. As the annealing temperature increases, the anodized $TiO_2$ nanotubes are converted to the anatase and rutile phases with some cracks on the tube surface and irregular morphology. Electrochemical results reveal that amorphous $TiO_2$ nanotubes annealed at $150^{\circ}C$ have the largest oxidation/reduction current, which leads to the best electrochromic performance during the coloring/bleaching process. Viologen-anchored $TiO_2$ nanotubes show superior electrochromic properties compared to pristine $TiO_2$ nanotubes, which indicates that the incorporation of a viologen can be an effective way to enhance the electrochromic properties of $TiO_2$ nanotubes.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.51
no.1
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pp.27-33
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2018
In the present work, we demonstrate the feasibility to form large inner diameter $TiO_2$ nanotubes by anodization of Ti in a HF/ethylene glycol electrolyte. In order to achieve the large inner diameter $TiO_2$ nanotubes, optimization of the anodization condition is required. We discover the key factors in the formation of large inner diameter $TiO_2$ nanotubes are concentration of water in the electrolyte, anodization temperatures, and high-applied potential. Under optimum conditions, the inner diameters of $TiO_2$ nanotubes are 379 nm. The results are approximately 3 folders larger than the general case.
Kim, Byung-Jo;Moon, Sung-Mo;Jeong, Yong-Soo;Kim, Byung-Kwan
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.43
no.4
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pp.180-186
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2010
$TiO_2$ nanotubes were formed on Ti by anodizing in 1 M $H_3PO_4$ + 0.3 M HF and 0.1 M $NH_4F$ + 2% $H_2O$ in ethylene glycol, and their surface and cross-sectional morphologies were observed using FE-SEM as a function of anodizing time and applied voltage. The cross-section of the $TiO_2$ nanotubes was readily observed from the small pieces of nanotubes remaining near the scratch lines after scratching of the anodized surface. $TiO_2$ nanotubes was observed to grow faster and thicker in non-aqueous solution than in aqueous solution. Diameter of $TiO_2$ nanotubes was proportional to the applied voltage, irrespective of the type of the electrolyte, and it is recommended to use non-aqueous solutions for the preparation of larger diameter of $TiO_2$ nanotubes.
To improve photocatalytic efficiency, graphene/Ag/TiO2 nanotube catalyst was synthesized, and its surface characteristics and photocatalytic activity investigated. For deposition of Ag nanoparticles on the TiO2 nanotubes, a polymer compound containing CH3COOAg/poly(L-lactide) was utilized, and the silver particles were precipitated by reducing the silver ions during the annealing process. Graphene deposition on the Ag/TiO2 nanotubes was achieved using an electrophoretic deposition process. Based on the dye degradation results, it was determined that the photocatalytic efficiency was significantly affected by deposition of silver particles and graphene on the TiO2 catalyst. Highly efficient destruction of the dye was obtained with the new graphene/Ag/TiO2 nanotube photocatalyst. This may be attributed to a synergistic effect of the graphene and Ag nanoparticles on the TiO2 nanotubes.
We compared the plausible reaction mechanism and quantitative efficiency of highly self-organized TiO2 nanotube (ntTiO2) film with TiO2 powder. Film was fabricated by electrochemical potentiostatic anodization of titanium thin film in an ethylene-glycol electrolyte solution containing 0.3 wt% NH4F and 2 vol% deionized water. Nanotubes with a pore size of 80-100 nm were formed by anodization at 60 V for 3 h. Humic acid (HA) was degraded through photocatalytic degradation using the ntTiO2 film. Pseudo first-order rate constants for 0.3 g of ntTiO2, 0.3 g TiO2 powder, and 1 g TiO2 powder were 0.081 min−1, 0.003 min−1, and 0.044 min−1, respectively. HA adsorption on the ntTiO2 film was minimal while adsorption on the TiO2 powder was about 20% based on thermogravimetric analysis. Approximately five-fold more normalized OH radicals were generated by the ntTiO2 film than the TiO2 powder. These quantitative findings explain why ntTiO2 film showed superior photocatalytic performance to TiO2 powder.
We report here flexible dye-sensitized solar cells (DSSC) based on Ti-mesh electrodes that show good mechanical flexibility and electrical conductivity. $TiO_2$ nanotube arrays prepared by electrochemical anodizing Ti-mesh substrate were used as photoanode. A Pt-coated Ti-mesh substrate was used as counter electrode. The photoanodes were modified by coating a $TiO_2$ porous layer onto the $TiO_2$ nanotubes in order to increase the specific surface area. To increase the long term stability of the DSSCs, a gel type electrolyte was used instead of a conventional liquid type electrolyte. The DSSC based on $33.2{\mu}m$ long porous $TiO_2$ nanotubes exhibited a better energy conversion efficiency of ~2.33%, which was higher than that of the DSSCs based on non-porous $TiO_2$ nanotubes.
Yeonjin Kim;Rin Jung;Jaewon Lee;JeongEun Yoo;Kiyoung Lee
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.56
no.2
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pp.137-146
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2023
Nanosized TiO2 has been widely investigated in photoelectrochemical or photocatalytic applications due to their intrinsic properties such as suitable band position, high photocorrosion resistance, and surface area. In this study, to achieve the high efficiency in photoelectrochemical and photocatalytic performance, TiO2 nanotubular structures were formed by anodization at various temperatures and times. The morphological and crystal structure of the anodized TiO2 nanotubes (NTs) were characterized by scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The photoelectrochemical (PEC) properties and incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) of the TiO2 NTs were studied with different lengths and morphologies. From the detailed investigations, the optimum thickness of TiO2 nanotubes was 3 ㎛. Moreover, we found that the optimum photocatalytic pollutant removal efficiency of TiO2 nanotubes for photodegradation of Rhodamine B (RhB) under simulated solar light was 5.34 ㎛ of tube length.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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