TiO2納米管陣列的制備及其性能研究.pdf

1、納米TiO2是一種重要的無機(jī)功能材料,由于其具有諸多優(yōu)良的物化特性而越來越受到人們的關(guān)注,尤其是具有定向排列的TiO2納米管陣列更具有一系列的應(yīng)用優(yōu)勢。TiO2納米管陣列在氣敏傳感器,光催化劑,染料敏化電池,光催化降解等許多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)課題之一。
　　 本研究采用陽極氧化法在工業(yè)純鈦表面制備出了高度有序的TiO2納米管陣列,研究了電解液濃度,陽極氧化時間,F-濃度對TiO2納米管陣列結(jié)構(gòu)的影響,并

2、對其形成機(jī)理和光電催化性能進(jìn)行了研究。
　　 不同電解液體系對于TiO2納米管陣列的結(jié)構(gòu)和形貌具有重要的影響,在酸性電解液體系中制備的TiO2納米管陣列管長較短,管壁呈竹節(jié)狀,形貌較好,管長不超過400nm;而在中性電解液中制備的納米管陣列管長較氫氟酸體系要長,能達(dá)到數(shù)微米,但是表面參差不齊,管壁較厚。有機(jī)電解液體系制備的TiO2納米管陣列管徑均勻,管壁較薄,管長可達(dá)數(shù)毫米,本試驗制得的最長管長約為30μm。TiO2納米管陣列結(jié)

3、構(gòu)的形成經(jīng)歷了氧化層的形成、納米微孔的形成、納米管的形成及穩(wěn)定生長三個階段的演化,這是由場致氧化、場致溶解和化學(xué)溶解三種反應(yīng)共同作用并逐步達(dá)到動態(tài)平衡的結(jié)果。
　　 TiO2納米管陣列具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性,500℃煅燒2h后TiO2納米管陣列的形貌基本沒有變化,但是溫度過高會使得TiO2納米管陣列表面出現(xiàn)坍塌,對納米管陣列的結(jié)構(gòu)和形貌具有明顯的影響。TiO2納米管陣列的表面形貌對光電化學(xué)和光催化性能都有比較明顯的影響,5