阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的生长特性-中国有色金属学报.PDFVIP

第 26 卷第 2 期 中国有色金属学报 2016 年 2 月 Volume 26 Number 2 The Chinese Journal of Nonferrous Metals February 2016 文章编号：1004-0609(2016)02-0337-10 阳极氧化制备TiO 纳米管阵列的生长特性 2 1 1 1 1 2 2 邹俭鹏 ，唐宁馨 ，李红超 ，杨洪志 ，肖 平 ，潘一峰 (1. 中南大学 粉末冶金国家重点实验室，长沙 410083 ； 2. 中南大学 湘雅医院，长沙 410008) 摘 要：基于 TiO2 纳米管薄膜的广泛应用前景，采用阳极氧化的方法制备高度规则排列的 TiO2 纳米管阵列，研 究外加电压、阳极氧化时间、电解液(NH F+ 乙二醇)浓度、电解液体系对纳米管阵列生长特性的影响。结果表明： 4 随着外加电压从 10 V 增大到 30 V，纳米管的管径和管壁逐渐由22 nm 和 4.5 nm 分别增至 82 nm 和 10 nm，而纳 米管密度由 2240 μm−2 降至200 μm−2 。纳米管阵列出现的临界阳极氧化时间为5 min，且随着氧化时间延长，纳米 − 管的长度随之增加，当氧化时间增至 2 h 时，纳米管长度增至4 μm ，此后，纳米管长度不再增长。在含F 的有机 电解液体系中可制备规则的纳米管阵列，当电解液(NH F+ 乙二醇)浓度增加到 0.2 mol/L 后，出现清晰的纳米管管 4 状结构，这是由于 F− − 4+ 2− 和乙二醇的存在对于 TiO 纳米管阵列的形成具有至关重要的作用，F 与 Ti 形成的[TiF ] 2 6 能延缓钛箔阳极的氧化进程，促使钛箔表面形成微孔；而乙二醇则有助于提高电解液的黏度，降低F－的扩散速率， 保证 TiO2 纳米管阵列的稳定生长。 关键词：TiO ；阳极氧化法；纳米管阵列；生长特性 2 中图分类号：O643 文献标志码：A 二氧化钛是一种重要的无机功能材料，由于其具 法由于能制备性能良好、排列整齐的 TiO 纳米管阵列 2 有无毒、气敏、湿敏、介电效应、光电转换、光致变 而受到广泛关注[13−15]，其管壁、管径适宜，具有半导 色及催化活性高、稳定性好等优点[1−3]而被广泛应用于 体特性，通常为无定形态，由于 TiO2 纳米管生长在 自洁材料、介电材料、催化剂载体、传感器、光催化 Ti 基体上，易制备为器件，有利于回收。 太阳能电池、光裂解水制氢以及光催化降解大气和水