阳极氧化法制备二氧化钛纳米管技术物理学院050511班姓名：赵洪涛学号：05051033指导老师：贾巧英目录第一章绪论第二章阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列第三章实验结果与讨论第四章结束语第一章绪论1.1引言二氧化钛(TiO2)作为一种重要的无机功能材料，具光敏、湿敏、气敏、光电等优越的性能.二氧化钛纳米管是TiO2的存在形式之一，由于其具有高比表面积、高深宽比和尺寸依赖效应等特性，在很多领域有很大的应用前景1.2.二氧化钛纳米管的结构、性能纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料(nonmaterial)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间纳米材料。一维纳米材料：一维纳米材料是指在两维方向上为纳米尺度，长度为宏观尺度的新型纳米材料。如纳米棒、纳米线、半导体纳米量子线、纳米线阵列等。1.3二氧化钛纳米管的形成机理Y．Q．Wang等人提出3D—2D—1D的模型：首先，未处理的锐钛矿相TiO2粉末是三维晶体，与浓NaOH水溶液反应后形成薄片状。薄片状的TiO2聚积了足够的能量后，使得该二维结构出现不稳定，接着开始一层接一层地卷曲成为管状，最后形成TiO2纳米管。Gong等认为在阳极氧化法制备TiO2纳米管的过程主要有两个：一是电场辅助钛片阳极氧化过程；二是电场辅助金属氧化物的溶解过程1.4二氧化钛纳米管的制备目前,制备TiO2纳米管的方法主要有模板法、水热合成法以及阳极氧化法。1.4.1模板法这种方法得到的纳米管的内径一般较大，并受模板形貌的限制，而且制备过程及工艺复杂，更多的研究人员倾向于采用化学处理法。1.4.2水热法水热合成法制备的TiO2纳米管杂乱无序，长度、壁厚、管层数难控，构效关系难以建立。1.4.3阳极氧化法右图为印度科学家MaggiePaulose,采用阳极氧化法制得的长度达到134μm长的二氧化钛纳米管阵列电化学阳极氧化法是通过对电解液中的金属板施加外电压而实现特定结构的有序生长,TiO2纳米管阵列生成就是对含有F-电解液中的高纯金属钛板施加稳压电压而实现的，电解液的组成、pH、负载外电压、温度、蚀刻时间均影响TiO2纳米管的形貌和性质。阳极氧化蚀刻法与水热合成法制备的TiO2纳管参数的比较阳极氧化法水热合成法反应原料含F-电解液、高纯钛板金红石TiO2纳米颗粒反应特点酸式或中式反应,条件温和碱式反应,高压晶型混晶型,管壁为锐钛矿型,阻隔层为金红石型主要为锐钛矿型纳米管特点纳米管一端开口、排列有序、单层散乱无序、两端开口、多层长度约500nm或几个微米约300nm壁厚约20nm≤1nm管径10～150nm8～50nm1.5二氧化钛纳米管应用前景TiO2纳米管因其所具有的优异的光电、催化、传感学性能，使其在光催化、微电子微生物模拟、传感器材料等领域得到广泛的应用。传感器光催化剂电池光催化剂载体1.6本章小结TiO2纳米管的研究虽然受到了人们的广泛关注，国内外关于研究TiO2纳米管的制备技术都已取得重大进展，逐渐趋于成熟，但仍有一些问题需要解决。第二章阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列阳极氧化法制备二氧化钛纳米管试验装置图样品制备过程中的现象实验初始阶段能明显看到电极有气体产生，为细小气泡。随反应时间无变化。初始反应电流较高，在很短一段时间内下降很快，下降趋势随反应时间逐渐减小，最终趋于稳定。阳极钛箔表面生成淡黄色氧化膜。样品表征采用高倍电子扫描电镜(SEM)对TiO2纳米管阵列的形貌进行表征，用X射线衍射仪(XRD)测定TiO2纳米管的晶体结构。第三章实验结果与讨论3.1二氧化钛纳米管阵列膜形貌表征右图为室温下，经电化学抛光处理的纯钛箔在含0.3wt%NH4F和2vol%水的乙二醇电解液、控制氧化电压60v、氧化时间4h时所得薄膜组分测试结果，O和Ti摩尔比为1.994：1。可以肯定：阳极钛箔上所生成淡黄色薄膜样品为TiO2。ElementLineWeight%Weight%ErrorAtom%Atom%ErrorCK1.97+/-0.694.26+/-1.50OK39.18+/-2.3763.76+/-3.86TiK58.85+/-1.0931.98+/-0.59Total100.00100.00在含0.3wt%NH4F和2vol%水的乙二醇电解液、控制氧化电压60v、氧化时间4h时所得TiO2纳米管阵列膜的SEM3.2多次氧化对二氧化钛纳米管形貌的影响在0.5wt%NH4F、0.5wt%水的乙二醇电解液中，控制电压60v，二次阳极氧化6h，制得TiO2纳米管阵列膜的SEM图。从...
