陽極氧化法TiO-,2-納米管多孔結構的形成機制及孔參數(shù)控制.pdf

1、高度有序的TiO2納米管具有優(yōu)異的光電性能，在儲能、光催化、光伏、傳感等領域獲得了廣泛應用。因此，全面研究各影響參數(shù)對于陽極氧化TiO2納米管陣列的形成進程及結構的影響意義重大。 本文主要采用工業(yè)純鈦（TA1）作為陽極，以Pt片為陰極，在質量分數(shù)0.1％～1.0％HF溶液中，電壓0.4～20V，溫度5～40℃范圍內進行恒壓陽極氧化制備TiO2納米管陣列。使用電化學工作站測試了線性掃描陽極極化曲線及陽極氧化過程中的電流密度-時間（

2、I-t）曲線；并使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）對TiO2納米管陣列進行微觀形貌觀察。試驗中研究了氧化電壓、氧化時間、HF含量、電解液溫度、pH值、有機溶劑、超聲輔助等工藝參數(shù)對TiO2納米管陣列微觀形貌的影響；通過熱處理和高能噴丸的方法調節(jié)基體原始組織，并研究晶粒尺寸和馬氏體相變對于納米管陣列形貌的影響。開展了納米管形成機理的研究，建立起陽極氧化進程與I-t曲線的聯(lián)系，在大量試驗和理論研究的基礎上，獲得了納米管參數(shù)控制的有效方

3、法。 試驗結果表明：陽極氧化工藝參數(shù)對氧化膜的形成速度、納米孔孔徑、納米管陣列長度有顯著影響。可以利用I-t曲線確定TiO2納米管獲得穩(wěn)定生長的時間；在一定范圍內降低電壓、提高電解液濃度以及升高電解液溫度，均有利于在短時間內形成結構穩(wěn)定的TiO2納米管。提高電壓對于獲得大管徑納米管至關重要；氧化時間是陽極氧化初期影響納米管孔參數(shù)的決定因素；提高電解液pH值或降低反應溫度，納米管長度增長；加入丙三醇、采用超聲輔助等方法有利于獲得有