人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)陽極氧化TiO2-ZrO2納米管參數(shù).pdf

1、作為重要的功能材料,二氧化鈦(TiO2)納米管和二氧化鋯(ZrO2)納米管因其尺寸小、比表面積大等優(yōu)點(diǎn),在許多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。制備形貌、性質(zhì)可控的TiO2、ZrO2納米管對(duì)于納米管的性能及應(yīng)用具有關(guān)鍵作用,因此,長(zhǎng)期以來,研究者們一直非常關(guān)注TiO2和ZrO2納米管的制備并為此開展了大量的實(shí)驗(yàn)探索。雖然通過實(shí)驗(yàn)探索可以制備一些不同尺寸的納米管,但尚難以實(shí)現(xiàn)納米管的可控性制備。所以,發(fā)展簡(jiǎn)便、快速的方法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)納米管的形貌性質(zhì)參數(shù)

2、、指導(dǎo)納米管的可控性制備非常重要和迫切。
　　本文采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法,通過訓(xùn)練現(xiàn)有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)提取出了納米管的管參數(shù)(管長(zhǎng)、管徑和管壁厚)與陽極氧化條件的關(guān)系式,由此可以預(yù)測(cè)陽極氧化制備TiO2和ZrO2納米管的形貌和性質(zhì),這不僅解決了實(shí)驗(yàn)探索耗時(shí)耗力的問題,并且還可以指導(dǎo)納米管的可控性制備。主要工作包括:
　　1.通過分析文獻(xiàn)中陽極氧化條件(電解液組成、溫度、氧化電壓、氧化時(shí)間)對(duì)TiO2納米管管參數(shù)的影響規(guī)律,以電解液組

3、成、溫度、氧化電壓、氧化時(shí)間作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入因數(shù),以TiO2納米管的管長(zhǎng)、管徑、管壁厚作為輸出因數(shù),經(jīng)過多次計(jì)算確定管長(zhǎng)、管徑、管壁厚的預(yù)測(cè)所需的最合適的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)均為3,并最終提取出了以下納米管參數(shù)的預(yù)測(cè)公式:
　　Length/um=-102.14*H1+764.93*H2+94.38*H3+554.80;Diameter/nm=-124.36*H1-35.50*H2+273.75*H3-42.86;Thickness/n

4、m=-26.31*H1-23.00*H2-29.82*H3+33.42;
　　對(duì)管長(zhǎng)、管徑及管壁厚的隨機(jī)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明:上述公式能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)TiO2納米管的管參數(shù)管長(zhǎng)、管徑和管壁厚。
　　2.通過分析文獻(xiàn)中陽極氧化條件(電解液組成、溫度、氧化電壓)對(duì)ZrO2納米管管參數(shù)的影響規(guī)律,以電解液組成、溫度、氧化電壓、氧化時(shí)間作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入因數(shù),以ZrO2納米管的管長(zhǎng)和管徑作為輸出因數(shù),經(jīng)過多次計(jì)算確定管長(zhǎng)和管徑的預(yù)測(cè)所需

5、的最合適的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)分別為5/3(無機(jī)體系)和3/4(有機(jī)體系),并最終提取出了以下納米管參數(shù)的預(yù)測(cè)公式:
　　Length/um=-243.55*H1-81.96*H2-1.76*H3-100.26*H4-155.70*H5+7.60;Diameter/nm=342.84*H1+719.93*H2-339.21*H3+157.73;(無機(jī)體系) Length/um=10.51*H1+14.07*H2+10.26*H3+15.2