TiO2納米管的制備及其物性研究.pdf

1、近年來，多孔陽極氧化鈦納米管成為光催化材料和太陽能電池的研究熱點(diǎn)。采用陽極氧化法制備TiO2納米管，外貌尺寸可控且比表面積大，與其他方法制備TiO2納米管相比操作更加簡易且制備出的納米管性能更加優(yōu)異。探究精確調(diào)控制備TiO2納米管外觀形貌的條件對(duì)于其利用具有非常大的價(jià)值。雖然關(guān)于TiO2納米管的制備已經(jīng)引起了許多人的關(guān)注，制備條件也已經(jīng)比較成熟，但是關(guān)于TiO2納米管的磁性，以及其磁性的來源大家還是重說紛紜，對(duì)于其電性的研究也比較少見。

2、本文以TiO2納米管為研究對(duì)象，通過陽極氧化法制備樣品，并分別利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)、物理性能測試儀(PPMS)以及電流—電壓測試儀(Ⅰ-Ⅴ)對(duì)樣品的外貌結(jié)構(gòu)，磁學(xué)性質(zhì)以及電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)分析研究。其結(jié)果顯示如下:
　　(1)采用二次陽極氧化法，在室溫下使用NH4F乙二醇溶液，制備了高度有序的TiO2納米管。本文討論了氧化時(shí)間，氧化電壓，電解液中水分含量，電解液的使用程度以及陰陽極之間的距離對(duì)TiO2納米管外表形貌的影

3、響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這些因素都是相互制約的，其中最主要的三個(gè)因素是氧化時(shí)間，陰陽極之間的距離以及電解電壓。在本文的條件下，在60V的電壓下，能夠得到的最長納米管長度約為23微米。雖然制備受到很多條件的限制，但是隨之而來的是微觀結(jié)構(gòu)的高度可控性，以后的應(yīng)用前景也會(huì)隨之比較廣闊。
　　(2)使用PPMS表征了TiO2納米管的磁性，在制備TiO2納米管的基礎(chǔ)上制備了Ag/TiO2/Ti電阻開關(guān)器件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在室溫下TiO2納米管具有較弱

4、的鐵磁性。Ag/TiO2/Ti器件實(shí)現(xiàn)了雙極電阻開關(guān)的功能。研究了器件的阻態(tài)與其中TiO2納米管磁性的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了電場誘導(dǎo)鐵磁性。分析認(rèn)為TiO2納米管的室溫鐵磁性以及雙極電阻開關(guān)特性來源于納米管內(nèi)壁與外壁上存在的氧空位，對(duì)TiO2納米管進(jìn)行不同方向的磁性測量以及真空退火處理后磁性的測量結(jié)果支持了這一分析。實(shí)驗(yàn)表明垂直于膜面的磁化強(qiáng)度比平行于膜面的磁化強(qiáng)度大許多，并且真空退火之后樣品的磁化強(qiáng)度會(huì)增加，真空退火時(shí)間越久磁化強(qiáng)度越強(qiáng)。在Ag