陽極氧化法制備自組裝二氧化鈦納米管陣列研究.pdf

1、TiO2納米管由于其優良的電化學性能，穩定的物理化學性質，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體材料，可以廣泛的應用在光電催化、太陽能電池、傳感器和生物醫藥方面。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構形貌有所不同，相應的納米管的性質也存在一些差異。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，氧化參數對納米

2、管陣列結構形貌和性能的影響；并在此基礎上著重探索了兩步陽極氧化法制備 TiO2納米管陣列的工藝，根據納米管陣列的形貌結構變化規律，總結兩步陽極氧化法制備納米管的生長機理。結合磁控濺射的方法先在導電玻璃（FTO）上預濺射一層鈦膜，然后再用陽極氧化方法制備導電玻璃基 TiO2納米管陣列。同時研究了退火對TiO2納米管晶體結構的影響，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，研究發現氧化過程中氧化參數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，納米管陣列的結構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

4、構形貌隨著氧化時間、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，導致最終生成的納米管陣列在結構形貌上存在著差異。
　　導電玻璃基 TiO2納米管陣列的制備及光學性能分析。首先通過磁控濺射的方法在FTO導電玻璃上預濺射一層大約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、