阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其荧光性质

tio2纳米管阳极
TIO2纳米管阳极是指利用钛(Ti)材料制备的纳米级管状结构，
用作电化学电池或光电池的阳极材料。

TIO2纳米管阳极具有许多优
异的特性，使其在能源领域和环境保护方面具有重要应用价值。

首先，从材料结构角度来看，TIO2纳米管阳极具有高比表面积
和孔隙结构，这有利于提高阳极与电解质的接触面积，提高电化学
反应速率，从而提高电池的性能和效率。

其次，从光催化性能来看，TIO2纳米管阳极对紫外光具有良好
的吸收能力，能够有效分解水和有机废水，具有良好的光催化性能，因此在环境保护和光电催化领域有着广泛的应用前景。

此外，TIO2纳米管阳极还具有稳定的化学性质和优异的耐腐蚀
性能，能够在恶劣的环境下长期稳定运行，因此在电化学电池中具
有较长的使用寿命和稳定的性能表现。

总的来说，TIO2纳米管阳极具有高比表面积、良好的光催化性
能和稳定的化学性质，因此在能源存储和转换、环境保护和光电器
件等领域具有广泛的应用前景。

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黑二氧化钛纳米管阵列的制备及其光电转化性能卢伟伟;贾博;张军【摘要】采用阳极氧化法制备了二氧化钛(TiO2)纳米管阵列,通过扫描电镜形貌表征对其制备工艺进行了研究.用高温氢化工艺制得黑TiO2纳米管阵列,分别通过X 射线衍射和紫外-可见光谱对其晶相结构和光吸收性能进行了表征.研究了黑TiO2纳米管阵列的光电转化性能.研究结果表明:在电解液中水的体积分数为5％、阳极氧化电压为30 V和乙醇溶液中超声处理30 min的条件下,制得的TiO2纳米管阵列规整有序、管壁光滑且管口干净.经高温氢化处理所制得的黑TiO2纳米管阵列,对可见光的吸收明显增强.黑TiO2纳米管阵列表现出了良好的光电转化性能,在施加相对于标准氢电极1.23 V的偏压时,其光电流密度可以达到1.258 mA/cm2.【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】6页(P99-104)【关键词】阳极氧化;TiO2纳米管阵列;氢化;光电转化性能【作者】卢伟伟;贾博;张军【作者单位】河南科技大学化工与制药学院,河南洛阳471023;河南科技大学化工与制药学院,河南洛阳471023;河南科技大学化工与制药学院,河南洛阳471023【正文语种】中文【中图分类】TQ13近年来，TiO2纳米管以其比表面积大、吸附能力强、光吸收性能好以及光生电子-空穴分离效率高等特点，在太阳能电池、光电催化、生物医学等领域得到广泛关注[1-2]。

制备TiO2纳米管方法主要有水热合成法、模板合成法和阳极氧化法[3]，其中，阳极氧化法与其他方法相比，过程简单、易于操作、重复性好，而且所制得的TiO2纳米管与Ti金属基底结合牢固[4-5]。

但是，如何通过调控工艺参数，获得管径均一、管壁光滑且管口干净无杂质的TiO2纳米管阵列，依然存在很大困难。

此外，TiO2纳米管阵列光电转化效率较低，也限制了其在实际中的应用。

这主要是因为作为n型半导体的TiO2，其本身带隙较宽，只有在波长小于387 nm的紫外光激发下才能够显示出其光电转化活性。

TiO2纳米管合成方法的简单介绍试验方法1.原子层积法合成TiO2纳米管背景介绍：常见合成纳米管的方法限制于溶胶-凝胶法，利用氧化铝模板在强酸中的灵敏性。

在这篇文章中，介绍一种新方法，采用原子层沉积方法将TiO2纳米管沉积到氧化铝薄膜上。

在这里，AAO也是作为一种模板，具有以下的特点：孔径为25nm。

在这种的新的方法中：前驱体是钛的醇盐（本方法采用的是：Ti(OCH(CH3)2)4）与水的混合物，载体是N2 气，每一个脉冲为一个反应周期。

2.阳极氧化方法制备纳米管采用一步交流阳极氧化的方法合成具有竹子形貌的双壁TiO2纳米管常见合成TiO2纳米管的方法有：溶胶-凝胶法、水热合成法、超声电化学法、阳极氧化法、微波合成法等，其中最常见的合成法就是阳极氧化钛片，它的主要影响因素有：电解质浓度、外加电压、氧化时间、电化学扫描速率等，影响其结构最近，Albu和其科研团队发现，如果外加电压是交流电，电解质溶液是乙二醇，就会合成竹状的TiO2纳米管，然后制成太阳能染料敏化电池，发现具有比普通平滑结构的纳米管有高的光电转化效率，本文介绍一种新的合成方法：一步到位的阳极氧化方法，合成一种新的结构，包括了竹状和双壁结构的纳米管特征，在这种方法中，双壁结构在加热程序之前就合成了。

其详细过程如下：science 4实验部分，首先都要对钛片（纯度为99.9%，厚度为0.25nm）进行脱油的预处理。

分别用丙酮、异丙醇、甲醇清洗液超声清洗，然后在氮气环境下干燥。

阳极氧化过程：在一个二极体系中进行，阳极为钛片，阴极为铂纱网，电解质溶液为：质量分数为0.25%NH4F的乙二醇溶液，温度为室温。

在阳极氧化过程中电压的控制是通过吉时利2400电源控制器，外加电压在120V/80V(高电位)~40V/20V（低电位）变动。

然后将制得的样本用去离子水清洗，在500℃高温下煅烧2小时，升温和降温的速率保持在2℃/min。

以获得TiO2的锐钛矿型结构，为了比较本实验方法获得的TiO2纳米管的特殊性，在相同的电解质溶液中，外加电压是恒压40V，制得管壁平滑的纳米管。

ＴｉＯ２纳米管的制备及其在化学需氧量 测定中的应用研究方艳菊 张中海 袁　园 丁红春 金利通＊（华东师范大学化学系 上　海 ２０００６２）E-mail:ltjin@摘要 在纯钛表面采用电化学阳极氧化法制备有序的高密度ＴｉＯ２纳米管阵列，　对ＴｉＯ２纳米管进行Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和扫描电子显微镜（ＳＥＭ）表征，结果表明氧化钛纳米管膜层的相结构与热处理有关，经５００℃热处理后具有光催化活性的锐钛矿型。

将其用于化学需氧量（ＣＯＤ）的测定，以葡萄糖为响应底物，考察了ＴｉＯ２纳米管光电催化传感器的光电催化行为，结果发现该传感器的光生电流值与２０～８００ｍｇ／Ｌ范围的ＣＯＤ值有良好的线性响应，检测限为１０ｍｇ／Ｌ，　相关系数为０．９９７７。

利用该传感器测定废水样品的ＣＯＤ值，结果与传统的Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７法相吻合。

用ＴｉＯ２纳米管制备的传感器具有测试速度快，不需有毒、昂贵试剂等优点，具有广阔的应用前景。

关键词 ＴｉＯ２纳米管；化学需氧量（ＣＯＤ）；　光电催化；光电流中图分类号 Ｏ６５３；Ｘ１３２．２Preparation of TiO2 Nanotubes and Its Application in the Detection of Chemical Oxygen Demand Fang Yanju, Zhang Zhonghai, Yuan Yuan, Ding Hongchun, Jin Litong*(Department of Chemistry, East China Normal University, Shanghai 200062, China)Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｈｉｇｈ　ｄｅｎｓｉｔｙ，　ｗｅｌｌ　ｏｒｄｅｒｅｄ　ａｎｄ　ｕｎｉｆｏｒｍ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｏｘｉｄｅ　ｎａｎｏｔｕｂｅ　ａｒｒａｙｓ　ｗｅｒｅ　ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　ｂｙ　ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｏｄｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｏｎ　ａ　ｐｕｒｅ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｓｈｅｅｔ．　ＸＲＤ　ａｎｄ　ＳＥＭ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ　ｔｈｅ　ＴｉＯ２　ｎａｎｏｔｕｂｅａｒｒａｙｓ．　Ｉｔ　ｉｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＴｉＯ２　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｐｅｎｄｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，　ｔｈｅ　ｒｕｔｉｌｅ　ｐｈａｓｅ　ｏｆ　ＴｉＯ２　ａｐｐｅａｒｓ　ｗｈｅｎ　ｈｅａｔｉｎｇｔｏ　５００℃．　Ｔｉｔａｎｉａ　ｎａｎｏｔｕｂｅｓ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｏｘｙｇｅｎ　ｄｅｍａｎｄ　（ＣＯＤ）　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ．　Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚ－ｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ｒｅｓｐｏｎｄｅｄ　ｌｉｎｅａｒｌｙ　ｔｏ　ｔｈｅ　ＣＯＤ　ｏｆ　Ｄ－ｇｌｕｃｏｓｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　２０－８００　ｍｇ／Ｌ，　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔ　ｉｓ　１０ｍｇ／Ｌ　ｗｉｔｈ　ａ　ｌｉｎｅａｒ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　０．９９７７．　Ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｈａｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎ　ｇｏｏｄ　ａｇｒｅｅｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｏｓｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｄｉｃｈｒｏｍａｔｅ　ｍｅｔｈｏｄ；　ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｒｅｑｕｉｒｅｓ　ｎｏｈｙｐｅｒｔｏｘｉｃ　ｒｅａｇｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｌｅｓｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｉｍｅ，　ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｗｏｕｌｄ　ｂｅ　ａｎｏｔｈｅｒ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ＣＯＤ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｉｎ　ｗａｔｅｒ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ ＴｉＯ２　ｎａｎｏｔｕｂｅｓ；　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｏｘｙｇｅｎ　ｄｅｍａｎｄ（ＣＯＤ）；　ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ；　ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ1 引言近年来，电化学辅助ＴｉＯ２光催化技术即光电催化由于能够有效抑制光生空穴和电子的复合以提高光催化氧化效率受到人们的广泛关注［１－３］。

Pt-TiO2纳米管电极的制备及电催化性能
Pt-TiO2纳米管电极的制备及电催化性能
采用电化学阳极氧化-阴极还原法制备Pt-TiO2纳米管电极.扫描电镜(SEM)结果显示TiO2纳米管平均管径100nm,管长470nm,管壁厚20nm,且其比表面积大,同时纳米Pt微粒分散在TiO2纳米管上,且粒径细小,Pt微粒充分裸露,使得Pt-TiO2纳米管电极活性点多,电催化性能高.对甲醇的电催化性能测试表明:同纯Pt电极和Pt-TiO2电极(Pt微粒固定在TiO2致密膜上)相比,Pt-TiO2纳米管电极对甲醇具有更高的电催化活性,其氧化峰电流密度是在纯Pt片电极上的20倍以上.
作者：雷斌薛建军秦亮 LEI Bin XUE Jian-jun QIN Liang 作者单位：南京航空航天大学,材料科学与技术学院,江苏,南京,210016 刊名：材料科学与工程学报ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING 年，卷(期)：2007 25(6) 分类号：O646 关键词：纳米管电化学阳极氧化电催化活性氧化峰电流纳米颗粒 nanotube electrochemical anodic oxidation electrocatalytic activity oxidation current density nanoparticle。

阳极氧化法制备纳米二氧化钛阵列管学生：曾晨学号：11031030428专业：应用化学班级：2011级4班指导老师：李敏娇四川理工学院材料与化学工程学院二〇一五年六月阳极氧化法制备纳米二氧化钛阵列管摘要二氧化钛纳米管阵列(TiO2-NTs)作为光催化材料受到了广泛的关注，因为其特殊的管状结构和大的比表面积，能够提供更多的反应活性位和电荷迁移和转换的通道，使得光催化效果显著提高。

然而由于TiO2吸收光谱较窄、太阳能利用率低、电子与空穴复合几率高等降低了其实用价值。

目前解决这一问题的主要方法是对TiO2-NTs掺杂和表面修饰，将光催化和电化学技术相结合，采用光电催化技术使其性能得以充分发挥。

基于此，本文致力于TiO2纳米管阵列的制备与表面修饰改性，以期得到可见光响应的半导体材料,研究的主要内容和结果如下：首先，以阳极氧化法制备TiO2-NTs，通过控制工艺条件，如氧化电压、生长时间和煅烧温度等对TiO2-NTs结构进行调控，并讨论其表面结构、管长和结晶状况对TiO2-NTs光电催化的性能影响。

结果表明电化学阳极氧化法制得的TiO2纳米管阵列膜具有优异的光电催化性能，大的比表面积和适度的管长以及高度结晶的锐钛矿相是影响催化活性的三个重要因素。

其次，在阳极氧化液中加入适量柠檬酸对TiO2-NTs掺杂，在最佳制备条件下制备TiO2-NTs，将光催化和电化学技术相结合,采用光电催化技术使其性能得以提升。

结果表明在加入柠檬酸浓度为0.01M时TiO2纳米管阵列光电催化效果最好。

关键词：纳米TiO2阵列管；阳极氧化法；光电催化；掺杂Anodic oxidation of nano titanium dioxide preparedby the arrayAbstractIn recent years, aligned TiO2nanotube arrays (TiO2-NTs) have generated considerable scientific interest owing to their remarkable properties, such as a large internal surface area and the special nanotubular structures, which provide lots of reaction active sites and excellent electron percolation pathways for vectorial charge transfer between interfaces. However, the practical application of pure TiO2-NTs is limited by its large band gap (3.2 eV for anatase) and a fast recombination rate of photo-generated electron-hole pairs. Many routes have been explored to overcome such an impediment, such as ion doping, noble metal deposition and narrow band-gap semiconductors coupling. Recently, photoelectrocatalysis was proved as a feasible route to solving the tough problem of the recombination of photo-generated electron-hole pairs. The research is dedicated to preparing TiO2-NTs by anodic oxidation method, then modifying its surface with uniformly dispersed noble metals and semiconductor using various appropriate methods.First of all, TiO2-NTs, prepared by anodic oxidation method by controlling the process conditions, such as oxidation voltage, the growth time and calcination temperature to adjust and control structure of TiO2-NTs, and discuss its surface structure, length and crystallization of TiO2-NTs photoelectric catalysis performance impact. Results showed that the electrochemical anodic oxidation method, TiO2 nanotube array film with excellent photoelectric catalytic properties, large specific surface area and moderate length and height of crystallization of anatase phase are the three important factors influencing the catalytic activity.Second, adding suitable amount of citric acid in the anodic oxidation liquid of TiO2-NTs doping, under the condition of the best preparation for the preparation of TiO2-NTs, combining light catalytic and electrochemical technology, adopting photoelectric catalysis technology makes its performance was improved. Results show that when join citric acid concentration is 0.01M TiO2nanotube array photoelectric best catalytic effect.Key words: TiO2 nanotube arrays; anodization; photoelectrocatalysis;dopin目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 纳米TiO2阵列管制备的发展概况 (2)1.3 常见纳米TiO2阵列管的制备方法 (3)1.3.1 模板法 (3)1.3.2溶胶-凝胶法 (3)1.3.2 水热法 (3)1.3.3液相沉积法 (4)1.3.4 阳极氧化法 (4)1.4纳米TiO2阵列管的表征 (5)1.4.1扫描电子显微镜 (5)1.4.2 X射线粉末衍射 (5)1.4.3电化学工作站 (6)1.4.4紫外可见分光光度计 (6)1.5纳米TiO2阵列管的应用及发展 (6)1.5.1电解水方面的应用 (6)1.5.2染料敏化太阳能电池 (7)1.5.3光催化降解污染物 (7)1.5.4传感器 (7)1.5.5生物医学 (7)1.6研究目的及意义 (8)第二章实验部分 (10)2.1纳米TiO2阵列管的制备 (10)2.1.1实验仪器 (10)2.1.2实验药品 (10)2.1.3实验方法 (11)2.1.4样品表征与分析 (12)2.2纳米TiO2阵列管的改性 (13)第三章结果与讨论 (14)3.1样品的制备条件的分析讨论 (14)3.1.1不同氧化电压的讨论 (14)3.1.2不同氧化时间的讨论 (16)3.2对样品掺杂改性的讨论 (19)3.2.1电解液的改性讨论 (19)3.2.2柠檬酸（一水）掺入浓度的讨论 (23)3.3纳米TiO2阵列管形貌分析比较 (27)第四章结论与展望 (32)4.1 结论 (32)4.2 展望 (32)致谢 (33)参考文献 (34)第一章绪论1.1 研究背景“纳米”是一个尺度的度量[1]，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。

二氧化钛纳米管的制备及应用综述段秀全盖利刚周国伟（山东轻工业学院化学工程学院，山东济南250353）摘要：TiO2纳米管具有较大的直径和较高的比表面积等特点，在微电子、光催化和光电转换等领域展现出良好的应用前景。

本文对TiO2纳米管材料的合成方法、形成机理及应用研究进行了综述。

关键词：TiO2纳米管；制备；应用中图分类号: O632.6 文献标识码: APreparation and Application of TiO2 nanotubesDUAN Xiu-quan, GAI Li-gang, ZHOU Guo-wei(School of Chemical Engineering, Shandong Polytechnic University, Jinan, 250353, China) Abstract: TiO2nanotubes have wide applications in microelectronics, photocatalysis, and photoelectric conversions, due to their relatively larger diameters and higher specific surface areas. In this paper, current research progress relevant to TiO2nanotubes has been reviewed including synthetic methods, formation mechanisms, and potential applications.Keywords: TiO2 nanotubes; preparation; application自1991年日本NEC公司Iijima[1]发现碳纳米管以来，管状结构纳米材料因其独特的物理化学性能，及其在微电子、应用催化和光电转换等领域展现出的良好的应用前景，而受到广泛的关注。