电化学法制备二氧化钛及其应用.docVIP

精品论文 参考文献 电化学法制备二氧化钛及其应用 李顶立 　　湖北工程学院新技术学院 432000 　　摘要：本文用阳极氧化法制备二氧化钛。电解液是含NH4F（质量分数为0.5%）和H2O（质量分数为2%）的乙二醇溶液，阳极是钛箔，阴极是铂片。用60V电压阳极氧化3小时，超声脱落一次氧化膜后，再次进行二次氧化，氧化膜超声分离得到TiO2纳米管阵列，得到纳米管长25mu;m、内径70~80nm、管壁厚度约20nm。为了表征纳米二氧化钛光学性质、结构和形貌，本次实验使用了差热-热重(TG-DTA)，X-射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)，并用实验来测定纳米TiO2的抗菌性，说明不同温度下煅烧后的纳米TiO2其抗菌性能不同，在500℃左右煅烧后的纳米TiO2的抗菌性较好。 　　关键词：二氧化钛；阳极氧化；抗菌 　　1、纳米材料的概述 　　纳米材料是指结构单元的尺寸介于1nm至100nm范围之间的材料。这种具有特殊结构和特殊功能的材料发展于上世纪80年代中后期。由于其特殊的结构，在许多领域都有很好的应用前景。纳米结构材料包括有零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝、二维纳米膜、纳孔膜、三维纳米相材料。研究发现过渡金属氧化物纳米管在催化、吸附、单电子晶体管等方面有着潜在的应用前景，而二氧化钛纳米管由于其特殊的结构和优异的性能备受关注。 　　2、纳米二氧化钛概述 　　二氧化钛（TiO2）具有优秀的光敏、湿敏、气敏、光电性能，一直以来都是值得热门研究的无机材料。纳米管二氧化钛有尺寸依赖效应、高深宽比和高比表面积等。纳米二氧化钛管状阵列的结构比较特殊，TiO2纳米管可以表现出光催化能力和光电转换效率都较高，使得其在太阳电池、光解水制氢、光催化降解有机污染物以及传感器等领域有着非常重要的发展前景。 　　利用电化学方法制备TiO2纳米管，并控制其管径、长度和层数，将TiO2纳米管用作高效光催化剂，用TiO2纳米管制备出复合型的多功能纳米材料，并研究这些过程的物理性质、化学性质和转变机理，在科研方面会有很大的意义。 　　3、一维纳米二氧化钛 　　一维纳米材料是一种新型纳米材料，其长度为宏观尺度，二维方向上为纳米尺度。 　　TiO2纳米管有较高光催化性能和光电转换效率，是因为其以管状的形态呈现的，它的比表面积相对于非管状大，吸附能力也比较高。为了提高TiO2纳米管的光电、催化和电磁的性能，可以在纳米管中填充一些磁性粒子，制成复合材料。 　　4.纳米二氧化钛电化学制备方法 　　有很多种电化学方法可以制备纳米TiO2。开发出成本低、纳米TiO2性能优异的电化学制备方法是今后研究领域的方向。纳米二氧化钛的制备方法中以电化学制备方法最为突出，它有着许多其他制备方法没有的优点，比如说，设备简单，比较容易操作，使用成本廉价等一些优点。采用电化学方法制备纳米二氧化钛鲜见于国内外的科研报道,当前科学界一直探索纳米TiO2制备技术，加强其光催化功能性，因此在纳米TiO2的制备上电化学技术有着至关重要的作用。不过电化学方法制备纳米TiO2还是有缺点的，就是必须有导电基体才能制备，这个条件限制让电化学法的应用不是很广，但是可以让纳米TiO2有更优良的光催化性能 。 不过导电基体对光催化性能的影响这方面的机理和规律不是很清楚，需要做进一步的研究。 　　4.1阴极电沉积法 　　将作为原料的钛溶解于双氧水和氨水中，再向溶胶加入硫酸，得到硫酸氧钛，加入酸用来调节溶液的pH，得到阴极电沉积溶液。 　　4.2阳极电沉积法 　　以TiCl3作为原料，将TiCl3盐酸溶液加到去离子水中，水解，形成TiOH2+单羟基中间体，通过阳极电极在导电的ITO玻璃上沉积形成氢氧化钛（IV）聚合物面，经450℃煅烧后出现锐钛矿型TiO2膜。 　　4.3交流电沉积法 　　本方法需要两步电解，先将二氧化钛溶于草酸铵和草酸的混合电解液中，用交流电沉积，然后将得到的产物加入TiCl3溶液中，用直流脉冲电沉积，两次使用的基体都是氧化铝。本方法简单高效，而且可以控制纳米膜的质量，有良好的经济性。 　　4.4阳极氧化法 　　在金属表面制备氧化物薄膜基本用的是阳极氧化法，特别是一些有色金属。为了在钛及其合金表面制备TiO2薄膜，可以用阳极氧化的方法，这样做出来的膜，更加细致均匀。 　　4.5用可溶性钛阳极的阴极电沉积法 　　在乙腈的混合溶液中，阳极是可溶性的钛。通电后，TiO2薄膜在阴极表面形成。用600℃以上的高温煅烧产物，薄膜变为锐钛矿结构。 　　4.6电泳法 　　带电的TiO2粒子可以电子迁移，利用这个现象，使带电的粒子聚集在导电基体，上形成均匀的薄膜，这就是电泳法。具体方法是用钛酸四丁酯水解，制备出的TiO2微粒粒径为40～60nm，再将研磨TiO2 粉体，加入到极性溶剂，这种溶剂含有