陽極氧化法制備自組裝二氧化鈦納米管陣列研究.pdf

1、TiO2納米管由于其優(yōu)良的電化學(xué)性能，穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，近年來吸引了很多研究人員的興趣。作為一種新型的寬帶隙功能半導(dǎo)體材料，可以廣泛的應(yīng)用在光電催化、太陽能電池、傳感器和生物醫(yī)藥方面。目前納米管陣列的制備方法有很多種，不同制備方法獲得納米管陣列的結(jié)構(gòu)形貌有所不同，相應(yīng)的納米管的性質(zhì)也存在一些差異。本課題中采用的是TiO2納米管最常用的制備方法陽極氧化法。研究了在水基和水-丙三醇混合電解液中一步氧化法合成TiO2納米管時，氧化參數(shù)對納米

2、管陣列結(jié)構(gòu)形貌和性能的影響；并在此基礎(chǔ)上著重探索了兩步陽極氧化法制備 TiO2納米管陣列的工藝，根據(jù)納米管陣列的形貌結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，總結(jié)兩步陽極氧化法制備納米管的生長機理。結(jié)合磁控濺射的方法先在導(dǎo)電玻璃（FTO）上預(yù)濺射一層鈦膜，然后再用陽極氧化方法制備導(dǎo)電玻璃基 TiO2納米管陣列。同時研究了退火對TiO2納米管晶體結(jié)構(gòu)的影響，確定TiO2的相變溫度。
　　水溶液中TiO2納米管陣列的制備研究。論文首先討論了在 NH4F-H2O電

3、解液中一步陽極氧化法制備 TiO2納米管陣列，研究發(fā)現(xiàn)氧化過程中氧化參數(shù)對納米管陣列的直徑和長度的有顯著的影響；接著在此基礎(chǔ)上重點研究了兩步陽極氧化法制備 TiO2納米管陣列，納米管陣列的結(jié)構(gòu)形貌受氧化時間和氧化電壓的影響。兩步法制備的TiO2的帶隙隨著制備過程中氧化參數(shù)的變化而變化。
　　水-丙三醇混合電解液中TiO2納米管陣列的制備研究。在含有NH4F的水-丙三醇混合電解液中一步陽極氧化法制備 TiO2納米管陣列時，納米管的結(jié)

4、構(gòu)形貌隨著氧化時間、溫度、pH值、含水量和電壓的變化變化；在混合電解液中采用兩步陽極氧化法制備TiO2納米管陣列時，由于第一步氧化時間、pH值以及H2O2含量的不同，導(dǎo)致最終生成的納米管陣列在結(jié)構(gòu)形貌上存在著差異。
　　導(dǎo)電玻璃基 TiO2納米管陣列的制備及光學(xué)性能分析。首先通過磁控濺射的方法在FTO導(dǎo)電玻璃上預(yù)濺射一層大約1 um厚的鈦膜，然后通過陽極氧化的方法在N H4 F-H2O電解液中制備TiO2納米管，分別研究氧化電壓、