TiO2納米管陣列的陽極氧化法制備及其性能表征.pdf

1、TiO2是一種重要的寬帶隙半導體材料，在太陽能電池、光催化、光電解水、防霧、自清潔材料等方面有潛在應(yīng)用。而在這些應(yīng)用中關(guān)鍵是大的比表面積，因此人們開始利用納米尺度的TiO2材料，但是在這種納米體系中，由于缺陷的存在、納米粒子間無序的接觸界面、以及電荷傳輸中較長路徑導致了較多的電荷復合因而使得效率的低下。TiO2納米管陣列通過提供有序筆直的通道，能有效提高電子轉(zhuǎn)移和電荷分離的效率，因此引起了人們極大關(guān)注。
　　 本論文采用陽極氧化

2、制備了TiO2納米管陣列，通過調(diào)節(jié)溶液中水含量和改變氧化電壓制備了TiO2納米管陣列，并對其進行了退火處理。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、三維輪廓儀(3DProfilometer)、紫外可見分光光度計(UV-Vis)、接觸角測試儀等對TiO2納米管陣列的形貌、微結(jié)構(gòu)、粗糙度、光學性能、浸潤性進行了表征。同時利用掃描線性伏安法對納米管生長進行了討論。
　　 研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)電解液中甘油與水體積比為20/1時，管

3、口表面平整，管管相連的節(jié)分布在管底3/5長度范圍，管長1800nm，管徑60nm。低電壓時管口分離，初始氧化層消失，管表面平整度相對差，電壓15V時管口直徑30nm，管長1200nm;高壓時樣品表面呈多孔狀，管口未分離，大部分區(qū)域還覆蓋著初始氧化層，電壓55V時，管徑100nm，管長3200nm。Ⅰ-Ⅴ曲線顯示電壓0.2V時，初始氧化層形成;電壓升至1.4V，氧化層被擊穿;氧化層的形成與場致溶解的同時發(fā)生與相互影響導致在電壓2～4V附近

4、電流的起伏;電壓大于5V時納米管開始形成。25V與45V電壓下制備的樣品具有較好的光電性能，光電流密度達到了4μA/cm2。
　　 浸潤性研究發(fā)現(xiàn)剛制備好的TiO2納米管陣列表現(xiàn)為親水性，而經(jīng)過一段時間實驗室環(huán)境下放置，樣品開始向疏水性轉(zhuǎn)化，經(jīng)過退火處理后，樣品又表現(xiàn)為親水性。光致浸潤性研究表明樣品接觸角的減少同晶體結(jié)構(gòu)、表面缺陷及粗糙度有關(guān)。400℃退火樣品接觸角減小最多，為90.4％。
　　 本論文工作的創(chuàng)新點: