二氧化钛纳米管阵列的二次阳极氧化制备_余青青

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阳极氧化TiO2纳米管阵列的制备及其光电化学特性研究

Ｖｏ．Ｎｏ２１８．
Ａｐｉ２１ｒｌ０１
材料正是一维纳米结构材料研究的热点之一。自从发现碳纳米管ｌ１ｌ，科学家们已经通以来
石墨片为阴极，以０５ｔＮ水溶液为电解液，．ｗ％ＨＦ在２Ｖ下恒压氧化３，反应完毕后迅速用去离子０ｈ
效率约１７．％。０
关键词：二氧化钛；纳米管阵列；阳极氧化；光电化学
Ｓｌ－ｒａｉｅｏｉＯ２ＮａｏｕｅＡｒａｓａｒｃｔｎａｄｅｆｏｇｎｚｄＡｎｄｃＴｉｎｔｂｒｙ：Ｆｂｉａｉｎｏ
Ｚｅｇｈｕ４００，Ｃｉａｈｎｚｏ５０ｈｎ）１
（．ＳａｅｅａｏａｏｙｆｕｅｈｒｔｉｓｉｎＵｉｅｓｙｈｎｃｕ３０２ｈｎ）２ｔｔＫｙＬｂｒｔｐｒａｄＭａｅａ，Ｊｉｎｖｒｉ，Ｃａｇｈｎ１０１，ＣｉａｒｏＳｒｌｌｔ
艺的完善与发展，人们可以实现纳米管阵列不同
管径、不同管长以及不同管壁厚的可控制备ｏ】
『ｌｌ】＝【
。
在Ｈ体系中制备的ＴＯ纳米管阵列，由于Ｆｉ
对管径和管长等可控范围小，严重影响了其在多方面的性能，其他氟化物体系逐渐成为研究重
（河南工业大学材料科学与工程学院，河南郑州４００）１．５０１（．２吉林大学超硬材料国家重点实验室，吉林长春１０１）３０２

阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的研究

阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的研究作者：牛冬梅来源：《科技视界》2018年第36期【摘要】阳极氧化法制备而得的二氧化钛纳米管阵列因其高度有序的结构和优异的性能，被广泛的应用，尤其是在超级电容器的应用方面。

纳米管的形貌影响其在各种应用中的性能，受到人们的广泛关注。

本文在恒流条件下进行阳极氧化，选用相同的电解液，阳极氧化时间t=500s，1000s，1500s。

【关键词】TiO2纳米管；阳极氧化法；氧化时间；超级电容器中图分类号： TB383.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）36-0116-002DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2018.36.049Preparation of TiO2 Nanotube Arrays by AnodizingNIU Dong-mei（School of Chemical Engineering， Nanjing University of Science and Technology， Nanjing Jiangsu 210094， China）【Abstract】TiO2 arrays prepared by anodizing are widely used due to their highly ordered structure and excellent performance， especially in the applicaton of supercapacitors. The morphology of nanotubes affects their performance in a variety of applications and has received widespread attention. In this paper， anodizing is carried out under constant current conditions， and the same electrolyte is used. The anodizing time is t=500s， 1000s， 1500s.【Key words】TiO2 nanotube； Anodization； Anodic Time； Supercapacitor0 前言TiO2是材料科学中研究最多的化合物之一。

自组织tio2纳米管阵列的制备及形成机理

自组织tio2纳米管阵列的制备及形成机理
近年来，由于它良好的生物相容性，纳米TIO2管阵列（nanotube arrays，NTA）的应用在多个领域大大增加，如生物传感，能量元件和材料等。

在最近的一项研究中，科学家们报道了一种自组织、简便且性能优异的TIO2纳米管阵列製備。

这种製備方法使用了快速冷萃取（rapid quenching），即以可控方式在短暂时
间内将反应体系的温度从室温迅速降至较冷的温度。

TIO2纳米管阵列由以硅氧烷（SiO2）为支架的二氧化钛（TiO2）纳米管所组成，其管径约为5-20纳米。

实验表明，快速冷萃取技术可以保持原始溶液的稳定性，同时快速改变反应体系的状态，确保不超过某种温度，促使TIO2纳米管在可预测的时间节点凝结成纳
米管阵列。

此外，由于晶体缺陷的存在，当原料溶液中含有氧。

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的形貌

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的形貌
谭志谋;王慧洁;杨杭生;张孝彬
【期刊名称】《材料科学与工程学报》
【年(卷),期】2013(031)003
【摘要】采用阳极氧化法,以NH4 F-乙二醇-水溶液为电解质,在钛片上制备了
TiO2纳米管阵列,并研究了电解电压和电极距离对TiO2多孔薄膜形貌的影响.结果表明,通过优化电解电压,可以调控二氧化钛纳米管阵列的内径在20～145nm之间；通过调节两电极间的间距,在金属钛片上制备了完整的二氧化钛纳米孔阵列.并采用
有限元模拟二氧化钛层中的电流密度分布,探讨了二氧化钛纳米管阵列和纳米孔阵
列的形成.
【总页数】6页(P390-394,385)
【作者】谭志谋;王慧洁;杨杭生;张孝彬
【作者单位】浙江大学材料科学与工程系,浙江杭州 310027;浙江大学材料科学与
工程系,浙江杭州 310027;浙江大学材料科学与工程系,浙江杭州 310027;浙江大学材料科学与工程系,浙江杭州 310027
【正文语种】中文
【中图分类】X511
【相关文献】
1.阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究 [J], 宁成云;王玉强;郑华德;谭帼馨;
邓春林;刘绪建
2.阳极氧化法可控制备二氧化钛纳米管阵列研究 [J], 赵宇;常成;陈磊;马金祥;熊超
3.TiO2有序纳米管阵列的阳极氧化法制备 [J], 董浩;黄秋安;石大为;杨辅军;王瑞龙;VV Marchenkov;杨昌平
4.阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的研究 [J], NIU Dong-mei
5.TiO2纳米管阵列的阳极氧化法制备及形成机理研究进展 [J], 邱澜鑫; 董荣; 蔡芳共; 张勤勇
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阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其荧光性质

ｍｃｓｏｙ（ＥｉｒｃｐＳＭ）ａｄｔｅｐ０ｏｍｉｅｃｎｅ（Ｌｐｃｒｓｏｉｓａｄｔｅｆ瑚ａｏｃａｉａｌｏｎｈｔｕｎｓｅｃＰ）ｓｅｔｃｐｅｎｈ０ｔｎｍｅｈｎｓｗｓａｏｈｌｏｉｍｓ
ｔｔｎｕｉｉｍｏｉｅａｏｕｂｓｈｓａｏｉｉｇｏｅｔａ．ｔｍｐｅａｕｅ．ａｄｏｃｎｔａｏｆｔｅｅｅｔｏｙｅｏｔｅａｘｄｎｎｔｅｕｃａｎｄｚｎｐｔｎｉ１ｅ，ｒｔｒ，ｎｃｎｅｒｔｎｏｈｌｃｒｌｔｎｈｉ
维普资讯
第５期
２００７年５月
无
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化
学 Biblioteka 学报Ｖｏ．３Ｎ．１ｏ５２
Ｍａ２０ｙ，０７
Ｃ［ＳＯＵＲＮＮＨＩＮＥＥＪＡＬＯＦＩＯＲＧＡＮＩＨＥＳＲＹＣＭＩＴＣ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｈｉｈｄｎｉ．ｗｅｒｅｅｎｉｒｔａｉｍｘｄａｏｕｅａｒｙｒａｒａｅｙａｏｉｉｇｇｅｓｙｔ，Ｕｏｄｒｄａｄｕｆｍｔｎｕｏｉｅｎｎｔｂｒｓｗｅｅｆｂｃｔｄｂｎｄｚｎｎｏｉａｉ
的影响，探讨了二次阳极氧化对纳米管形貌的改善。ＴＯ纳米管阵列进行扫描电子显微镜（Ｅ）荧光（Ｌ分析，讨其生长对ｉＳＭ和Ｐ）探
机理。结果表明，径随阳极氧化电压的升高而变大，孔温度、解液浓度影响反应过程中电流密度的大小；次阳极氧化得到的电二纳米管的有序性有所改善，径大小更为均一，且发现ＴＯ纳米管的荧光具有量子效应。孔并ｉ

二氧化钛纳米管阵列的制备、超疏水改性及耐蚀性能研究的开题报告

二氧化钛纳米管阵列的制备、超疏水改性及耐蚀性能研究的开题报告一、研究背景和意义二氧化钛（TiO2）纳米管是近年来备受关注的一种新型纳米材料，其在光催化、能量转换、传感器等领域拥有广泛的应用前景。

与传统的TiO2颗粒相比，纳米管具有大比表面积、高光吸收率、可调节的孔径大小等特点，因此其光催化效率、电子传输速率等性能得到了提升。

在研究过程中，将TiO2纳米管阵列制备在基底上，并对其进行超疏水改性，可以大大增加其在实际应用中的稳定性和耐用性。

二、研究内容和目标本研究的主要内容是：1、制备TiO2纳米管阵列：采用水热法、电化学法等方法制备TiO2纳米管阵列，并通过SEM、XRD等表征手段对其结构和形貌进行分析。

2、超疏水改性：通过在TiO2纳米管表面修饰有机硅化合物、聚合物等材料，实现TiO2纳米管阵列的超疏水改性，并评估其超疏水性能。

3、耐蚀性能研究：利用盐雾试验、电化学测试等方法评估TiO2纳米管阵列的耐蚀性能，探究超疏水改性对其耐蚀性能的影响。

本研究的目标是：通过制备TiO2纳米管阵列、进行超疏水改性和耐蚀性能研究，提高其在实际应用中的稳定性和耐用性，为其在相关领域的应用提供技术支持。

三、研究方法和流程1、制备TiO2纳米管阵列：采用水热法、电化学法等方法制备TiO2纳米管阵列，并通过SEM、XRD等表征手段对其结构和形貌进行分析。

2、超疏水改性：通过在TiO2纳米管表面修饰有机硅化合物、聚合物等材料，实现TiO2纳米管阵列的超疏水改性，并评估其超疏水性能。

3、耐蚀性能研究：利用盐雾试验、电化学测试等方法评估TiO2纳米管阵列的耐蚀性能，探究超疏水改性对其耐蚀性能的影响。

四、研究预期结果1、成功制备出TiO2纳米管阵列，并对其结构和形貌进行表征。

2、通过超疏水改性，实现TiO2纳米管阵列的超疏水性能，并评估其超疏水性能。

3、评估TiO2纳米管阵列的耐蚀性能，并探究超疏水改性对其耐蚀性能的影响。

五、论文框架第一章绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状和进展1.3 研究内容和目标1.4 研究方法和流程1.5 研究预期结果1.6 论文框架第二章 TiO2纳米管阵列的制备2.1 水热法制备TiO2纳米管阵列2.2 电化学法制备TiO2纳米管阵列2.3 结构和形貌表征第三章超疏水改性3.1 有机硅化合物改性法3.2 聚合物改性法3.3 超疏水性能评估第四章耐蚀性能研究4.1 盐雾试验4.2 电化学测试4.3 超疏水改性对耐蚀性能的影响第五章结论与展望5.1 主要结果总结5.2 研究不足和展望六、参考文献七、材料清单及预算八、工作计划表。

Ag改性TiO_2纳米管阵列的光电化学性能研究_于濂清

收稿日期：：2014－11－20基金项目：国家自然科学基金项目（21476262，51102284）；青岛市科技发展计划项目（14－2－4－108－jch ）；中央高校基本业务费专项（14CX05038A ）；山东省自然科学基金项目（ZＲ2011EMQ001）作者简介：于濂清（1979－），男，副教授，博士，研究方向为纳米材料。

E －mail ：iyy2000@163．com 。

文章编号：1673-5005（2015）03-0183-05doi ：10．3969/j．issn．1673-5005．2015．03．026Ag 改性TiO 2纳米管阵列的光电化学性能研究于濂清1，2，张志萍1，2，周小岩1，2，董开拓1，2，郝兰众1，2，张亚萍1，2（1．中国石油大学理学院，山东青岛266580；2．山东省高校新能源物理与材料科学重点实验室，山东青岛266580）摘要：采用阳极氧化法及光沉积法制备Ag 改性TiO 2纳米管阵列，采用XＲD 、SEM 分析样品的晶型和形貌特征，并利用电化学工作站三电极体系通过I －E 、光生电位、光电流响应及莫特肖特基曲线考察样品的光电化学性能。

结果表明：TiO 2纳米管阵列的内径约为60nm ，管壁厚度约为30nm ，Ag 颗粒粒径为15 20nm ；光沉积时间对Ag 颗粒尺寸几乎没有影响，仅增加了Ag 粒子的沉积量；Ag 的改性能够有效地促进电子和空穴的分离，提高了对太阳光的利用率，在氙灯照射下，Ag －TiO 2纳米管阵列具有良好的光电化学性能，光电流达到0.28mA /cm 2，载流子密度N D 为2.21ˑ1022cm －3，光转化率可达到4.10%。

关键词：TiO 2纳米管阵列；银改性；阳极氧化法；光电化学性能中图分类号：TB 383．1文献标志码：A引用格式：于濂清，张志萍，周小岩，等．Ag 改性TiO 2纳米管阵列的光电化学性能研究［J ］．中国石油大学学报：自然科学版，2015，39（3）：183-187．YU Lianqing ，ZHANG Zhiping ，ZHOU Xiaoyan ，et al．Photoelectrochemical properties of Ag －TiO 2nanotube arrays ［J ］．Journal of China University of Petroleum （Edition of Natural Science ），2015，39（3）：183-187．Photoelectrochemical properties of Ag-TiO 2nanotube arraysYU Lianqing 1，2，ZHANG Zhiping 1，2，ZHOU Xiaoyan 1，2，DONG Kaituo 1，2，HAO Lanzhong 1，2，ZHANG Yaping 1，2（1．College of Science in China University of Petroleum ，Qingdao 266580，China ；2．Shandong Colleges and Universities Key Laboratory of New Energy Physics ＆Materials Science ，Qingdao 266580，China ）Abstract ：Ag modified TiO 2nanotube arrays was prepared by anodic oxidation and photodeposition methods．The crystal type and morphology of the samples were analyzed by X-ray diffraction and SEM techniques．And the photoelectrochemical proper-ties were investigated using I-E ，photopotential ，photocurrent response ，and Mott-Schottky through electrochemical worksta-tion with three-electrode system．The results show that the inside diameter of TiO 2nanotube arrays is approximately 60nm with wall thickness of 30nm ，and the diameter of Ag nanoparticle is about 15 20nm．The influence of photodeposition time on the Ag size is little ，which only increases the deposition amount of Ag．Ag modification can effectively promote the separa-tion of electrons and holes ，through which the efficiency of light utilization is improved．The Ag-TiO 2nanotube arrays present excellent photoelectrochemical properties under the xenon lamp illumination ，in which the photocurrent ，carrier density ，pho-toconversion efficiency can reach 0.28mA /cm 2，2.21ˑ1022cm －3，and 4.10%，respectively．Keywords ：TiO 2nanotube arrays ；Ag modification ；anodic oxidation method ；photoelectrochemical property纳米二氧化钛具有无毒、化学性能稳定、高氧化性以及良好的光电转化和光催化性能［1］，广泛应用于涂料、化妆品、催化治理环境问题［2］、太阳能敏化电池［3-4］等方面。

阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管在钛表面改性中的研究进展

阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管在钛表面改性中的研究进展于晓琳【期刊名称】《国际口腔医学杂志》【年(卷),期】2012(39)1【摘要】By anodic oxidation it is possible to fabricate regularly and orderly TiO2 nanotubes. Surface features of TiO2 nanotubes can be affected by the electolyte, the potential and the times of anodic oxidation. TiO2 nanotubes have been observed to promote bone formation, compared with microscale features, and to serve as carriers for drugs such as growth factors, antibacterial agents, and other drugs. This review includes all the aspects above.%采用阳极氧化法在钛基体表面原位制备高度有序的二氧化钛(TiO2)纳米管阵列,探讨阳极氧化电压、次数、电解液种类、电解液浓度和电解液温度等对二氧化钛纳米管表面形貌的影响.相对于微米级表面,TiO2纳米管具有更好的促进体外矿化和促进成骨性,同时可作为生物载体负载生长因子和抗生素等载体.本文就此作一综述.【总页数】3页(P80-82)【作者】于晓琳【作者单位】中山大学光华口腔医学院·附属口腔医院·口腔医学研究所广州510055【正文语种】中文【中图分类】R781.05【相关文献】1.阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的形貌 [J], 谭志谋;王慧洁;杨杭生;张孝彬2.阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究 [J], 宁成云;王玉强;郑华德;谭帼馨;邓春林;刘绪建3.阳极氧化法可控制备二氧化钛纳米管阵列研究 [J], 赵宇;常成;陈磊;马金祥;熊超4.阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其荧光性质 [J], 刘素琴;方东;李朝建;黄可龙5.阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其在太阳能电池中的应用 [J], 李欢欢;陈润锋;马琮;张胜兰;安众福;黄维因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

TiO2纳米管阵列的制备与修饰及光电催化性能研究的开题报告

TiO2纳米管阵列的制备与修饰及光电催化性能研究的开题报告研究背景及意义：TiO2纳米管阵列是一种具有良好物理化学性质的纳米材料，在环保领域以及光电催化领域有着广泛的应用。

当前，TiO2纳米管阵列制备技术已经得到很好的发展，但是其光电催化性能还有待进一步提高。

因此，本研究将致力于制备高性能的TiO2纳米管阵列，并通过材料表面物理化学修饰方式，来提高其光电催化性能。

研究内容：1.利用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列，并结合扫描电镜和X射线衍射分析，研究制备过程对其物理化学性质的影响。

2.通过表面物理化学修饰方法，如：TiO2纳米管阵列表面修饰介质、金属离子掺杂等方法，优化其光电催化性能。

3.通过紫外可见光谱、电化学法等手段，研究优化后的TiO2纳米管阵列光电催化性能，包括催化活性、光吸收性能、电化学行为等。

研究方法：1.制备TiO2纳米管阵列。

采用阳极氧化法，在氟化电解质溶液中以Ti作为阳极，于一定的电压、电流密度下进行处理，制备得到TiO2纳米管阵列。

2.表面物理化学修饰。

通过不同的表面物理化学修饰，如：介质修饰、金属离子掺杂等方式对TiO2纳米管阵列的表面进行修饰。

3.光电催化性能测试。

采用紫外可见光谱、电化学法等手段，研究优化后的TiO2纳米管阵列光电催化性能。

预期成果：1.成功制备高质量的TiO2纳米管阵列，并探究制备过程对其物理化学性质的影响。

2.通过表面物理化学修饰方法，的到了具有优良光电催化性能的TiO2纳米管阵列。

3.探究不同的表面物理化学修饰方式对TiO2纳米管阵列的光电催化性能的影响。

4.为进一步应用此种材料于环境保护、能源等领域提供了理论依据和实验基础。

阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列膜及其应用

+ 液弱，可使 H 对 TiO 2 纳米管的刻蚀速率降低，保证
，在国际上
。
阳极氧化法制备 TiO 2 纳米管阵列一般采用两电极体系，阳极为钛箔板，阴极为铂电极或石墨电极，电解液采用含氟离子的水溶液或其他有机溶剂（图 1 ）。当在两极施加一定电压时，钛箔板被氧化形成管状无定形 TiO 2 阵列膜，经不同温度热处理后即可得到不同晶型的 TiO 2 纳米管阵列膜。此种方法制备的 TiO 2 纳米管与基底垂直取向，管径、管长度以及壁厚均匀可控，与钛基底结合牢固，不易脱落。由于该材料为高度有序的纳米管阵列结构，具
Contents
1 2 2. 1 2. 2 2. 3 2. 4 2. 5 Introduction Fabricating of TiO 2 nanotube arrays by anodization The effect of electrolyte The effect of anodic materials The effect of anodization conditions Preparation with controllable manner Crystallization
demonstrated potential applications in many fields. As a new kind of structured and functional nanomaterial ，it has attracted more and more attentions. Here ，we review the fabrication， properties，and applications of highly ordered TiO2 nanotube arrays made by anodic oxidation of titanium. Especially ，we discuss in detail the synthesis of TiO2 nanotubes （ NTs） with tunable morphologies by adjusting the reaction conditions during anodization to balance electrochemical reaction and chemical etching. Finally ，the perspective on the future development is tentatively discussed. Key words TiO 2 nanotubes ； anodization ； ordered structures ； solar cells 3 3. 1 3. 2 3. 3 3. 4 3. 5 3. 6 4 Applications of TiO 2 nanotube arrays Organic-inorganic solar cells Catalysis and hydrogen production from water Sensors Biomaterials Electrochemical deposition Others Conclusion

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究本文研究了一种利用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的方法。

通过调节电解液的成分和电化学条件，制备了不同形貌和尺寸的二氧化钛纳米管阵列，并对其结构和光学性能进行了表征。

结果表明，所制备的二氧化钛纳米管阵列具有良好的结晶性、光学性能和稳定性，具有很大的应用潜力。

关键词：二氧化钛纳米管阵列，阳极氧化法，结构表征，光学性能引言：近年来，纳米技术的发展给材料科学带来了新的发展机遇。

二氧化钛是一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景。

二氧化钛纳米管是一种新型的二氧化钛纳米结构，由于其独特的形貌和结构，具有许多特殊的物理和化学性质，已经成为研究的热点之一。

目前，制备二氧化钛纳米管阵列的方法主要有溶胶凝胶法、水热法、电化学合成法等。

其中，阳极氧化法是一种简单、可控性好、可扩展性强的制备方法，已经被广泛应用于制备纳米管和纳米线阵列等。

本文主要研究了一种利用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的方法。

通过调节电解液的成分和电化学条件，制备了不同形貌和尺寸的二氧化钛纳米管阵列，并对其结构和光学性能进行了表征。

实验：1. 材料和仪器所使用的材料有：二氧化钛粉末（99.9％，Aldrich）、氟化铵（NH4F，99％，Sigma-Aldrich）、乙二醇（C2H6O2，99.9％，Aldrich）、去离子水。

所使用的仪器有：扫描电镜（SEM，JSM-6700F）、透射电镜（TEM，JEM-2100）、X射线衍射仪（XRD，D8 Advance）、紫外-可见光谱仪（UV-Vis，Lambda 35）。

2. 制备二氧化钛纳米管阵列制备二氧化钛纳米管阵列的方法如下：首先将二氧化钛粉末加入去离子水中，搅拌均匀后制备成浓度为1.0 g/L的二氧化钛溶液。

然后将制备好的二氧化钛溶液倒入预先清洗好的电解槽中，电解槽中的电极分别为铂电极和铝电极。

电解液的成分为：0.05 mol/L的氟化铵和0.1 mol/L的乙二醇。

一种两步阳极氧化制备二氧化钛纳米管的方法

一种两步阳极氧化制备二氧化钛纳米管的方法
步骤1：阳极氧化制备钛纳米膜
将钛表面清洗，并将其作为阳极放入电解槽中，用作阴极。

在电解槽中加入含有氟离子和其他适当添加剂的电解液，如含有氢氟酸和乙酸的溶液。

根据需要，调整电解液的pH值。

将电解槽连接到直流电源上，并将阳极处加正电压。

在此过程中，正极反应是钛阳极上发生的氧化反应。

通过控制电压和电流密度，可以控制氧化速率和膜的厚度。

步骤2：将二氧化钛纳米管分离
将经过阳极氧化的样品从电解槽中取出，并在合适的溶剂中进行超声处理，以将二氧化钛纳米管从钛基底上剥离。

通常，可以使用酸性或碱性溶液来分离二氧化钛纳米管。

此外，还可以根据需要，在第一步阳极氧化之前，在钛表面形成一层光致物种。

这样，通过选择适当的光照条件，可以在阳极氧化的同时实现光电化学反应，从而进一步控制二氧化钛纳米管的形貌和性质。

需要注意的是，该方法中的电解液成分、电压、电流密度、电解槽材料等参数可以根据具体要求进行调整，以获得理想的二氧化钛纳米管。

高光电效率二氧化钛光纳米管阵列光阳极的制备方法[发明专利]

专利名称：高光电效率二氧化钛光纳米管阵列光阳极的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：杨峰,蔡芳共,赵勇
申请号：CN201010190390.5
申请日：20100602
公开号：CN101872682A
公开日：
20101027
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种高光电效率二氧化钛光纳米管阵列光阳极的制备方法，利用窄带半导体对TiO纳米管阵列进行修饰，其特征在于：通过阳极氧化法制得二氧化钛纳米管阵列模板，所得阵列模板经450℃退火3.5小时；再将其依次浸渍于硝酸铅溶液、去离子水、硫化钠溶液和去离子水中，所述溶液中铅和硫摩尔比Pb∶S＝1∶1；循环5-8次，最后经超声处理，得到硫化铅修饰的二氧化钛纳米管阵列光阳极。

本发明的二氧化钛纳米管阵列光阳极材料制备方法，生产工艺简单，制备的二氧化钛纳米管阵列光阳极材料电流密度和光电转换效率较高，可以直接应用。

申请人：西南交通大学
地址：610031 四川省成都市二环路北一段111号西南交通大学科技处
国籍：CN
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TiO2纳米管的制备及其亲水性研究 (2)

TiO2纳米管的制备及其亲水性研究摘要：通过阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列，再与壳聚糖膜为基底在不同压力，不同温度及保压时间压印，将TiO2纳米管阵列从壳聚糖基底中拔出，用测接触角仪测基底中被压印部分与水接触角，得出不同条件下压印基底疏水性，再与荷叶的疏水性相比较，最后用扫描电镜探测两者微观结构。

Abstract:Prepared by anodic oxidation of TiO2 nanotubes array, again with chitosan membrane base under different pressure, temperature and pressure, time stamped TiO2 nanotubes array from chitosan basal drew, measured with instrument measured in the basement contact Angle by stamping parts in contact with water pressure condition, different printed substrate, and hydrophobic lotus of hydrophobic, finally compared with scanning electron microscopic structure of detecting both.关键词：纳米管.壳聚糖.测量角.疏水性Keywords:nanotubes. Chitosan measuring Angle hydrophobic一, TiO2纳米管的制备1 实验方法：阳极氧化法。

2 实验原料及仪器：纯钛片 0.5%HF溶液稳压电源烧杯吹风机镊子3 二氧化钛纳米管阵列形成机理电化学阳极氧化法形成TiO2纳米管阵列的过程是电场作用下,浸入HF电解液中的钛基体表面阻挡层与电解液界面处出现TiO2生成和TiO2的化学溶解并生成纳米管的过程。

二氧化钛纳米管阵列的制备、改性及应用

ｒｖｅ，ＴＯａｏｕｅ（ｉ２Ｔ）ａｒｙｆｄｆｒｎｍｒｈｌｉｓｐｅａｅｙｅｅｔｃｅｃｌａｏｉｔｎｅｉｗｉ２ｎｎｔｂｓＴＯＮｓｒｓｏｉｅｅｔｏｐｏｏｅｒｐｒｄｂｌｃｏｈｍｉｎｄｚｉａｆｇｒａａｏ
关键词：二氧化钛；米管阵列；制备；性；用纳改应
中图分类号：６６Ｏ１．ｉＩＴ３３０４；６４４：Ｂ８
文献标识码：Ａ
文章编号：０１８１０２０．８１Ｉ１０ — ６（１）５０６．２４２
Ｐｒｐａａｉｎ，ｏｉｃｔｏｄＡｐｐｌａｉｎｏＯ２ＮａｔｂｅＡｒａｓｅｒｔｏＭｄｆａｉｎａｎｉｉｔｏｆＴｉｎｏｕｒｙｃ
物之一。本文介绍了近年来阳极氧化法制备不同形貌的ＴＯ纳米管（ｉＴ）ｌ探讨了电解液、ｉ：ＴＯＮｓ￣Ｊ，阳极氧化时间、压三个因电
素对ＴＯ纳米管形貌的影响，述了掺杂、ｉ：综复合、面修饰这三种能对ＴＯ纳米管进行化学或物理修饰的改性手段以及改性后表ｉ：的ＴＯ纳米管阵列在光催化、阳能电池、物医学、感等领域的应用研究进展。后，出国内外针对二氧化钛纳米管阵列ｉ太生传最指研究现状所存在的问题，对今后的研究工作提出了展望。并

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阵列管结构的影响较大。如图6所示，在电压为40~80 V的范围内，纳米管
的管径和管长随电压的增加而增加。电压较低时，电场作用较小，各种离子在电场的作用下迁移的速率较小，离子与金属及金属氧化物间的相互作用较弱，氧化物阻挡层的生长和溶释都非常缓慢，表现为纳米管的管径较小，管长较短。而当电压较高时，电场作用增强，离子在电场作用下迁移速率增大，离子与金属及金属氧化物间的相互作用增强，氧化物阻挡层的生长和溶释较快，表现为纳米管的管径较大，管长较长。但是电压也不能过高，可能使得纳米管溶释程度高于其生长，无法形成纳米管。
果表明，在实验条件下，TiO2 纳米管的管径和管长随阳极氧化电压增加而增加；TiO2 纳米管管径随水含量 0%~4%（体
积分数）、磷酸含量的增加而增加，管长随水含量 2%~6%（体积分数）、磷酸含量的增加而减少；TiO2 纳米管的形貌随
氟化铵含量和阳极氧化时间的影响较小。TiO2 纳米管阵列在 400 ℃退火 3 h 后，由无定形态转变为锐钛矿相。
恒压下，在含氟电解质中阳极氧化钛箔可制得 TiO2 纳米管，电解质包括无机[9,10]和有机[11,12]两种体系。目前尽管有许多相关研究报道，但大多采用传统的一次阳极氧化法，所制得的 TiO2 纳米管管长不均、取向不一致、管与钛基体易脱离。
本研究在 H2O+H3PO4+NH4F+ 乙二醇电解液中通过使用二次阳极氧化，制备出了管径和管长均匀、取向一致、与钛基体结合良好的TiO2纳米管阵列，纳米管管径和管长可控，重复性好。探讨了TiO2纳米管的生长机制，通过正交试验研究各因素对TiO2纳米管形貌和结构的影响，以及分析了退火处理引起的TiO2纳米管相组成的改变。
着阳极氧化的进行，凹痕的孔结构深度增加，含氧物通过TiO2氧化物阻挡层与Ti4+结合形成新的阻挡层，而氟离子量随反应减少，溶释氧化物阻挡层速率减慢，当阻挡层的生长速率大于其溶释速率，电流密度下降，阻挡层逐渐增厚，含氧根通过阻挡层与Ti4+结合的速率逐渐减慢，当阻挡层的生长速率和其溶释速率相等时，电流密度保持稳定，不再随时间改变。
图 5 为实验条件下制备的 TiO2 纳米管阵列的 FESEM图片。其中图5a外径约为110 nm、内径约为55 nm、管长约为3.5 μm；图5b外径约为180 nm、内径约为125 nm、管长约为4.0 μm；图5c外径约为250 nm、内径约为210 nm、管长约为5.5 μm。从图中可看出能够制备出可控管结构的TiO2纳米管阵列。 2.2 二次阳极氧化工艺对TiO2纳米管阵列管结构的
收稿日期：2010-08-10 基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-06-0464）；江苏省自然科学基金（BK2007515）作者简介：余青青，女，1986 年生，硕士，东南大学材料科学与工程学院，江苏南京 211189，E-mail: chinllier_yu@；通讯作
者：储成林，E-mail: clchu@
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稀有金属材料与工程
根据电流密度-时间曲线对形成机理做相应的探讨。
第 40 卷
图 1 第二次阳极氧化前的基底表面形貌 Fig.1 Surface morphology of Ti substrate before the second
稀有金属材料与工程
第 40 卷
当磷酸含量在3%~5%范围内时，TiO2纳米管的内径和外径随磷酸含量的增加而增大，但TiO2纳米管的管长在3%时最长，水含量为4%与5%时TiO2纳米管管长相当。随磷酸含量的增加，电解液中的H+增加，化学溶释速率增加，所以纳米管的管径随之增大，而对于管长，磷酸含量较大时，化学溶释速率增加超过氧化阻挡层的生长速率，使得纳米管的管长有所减少。实验发现氟化铵含量和阳极氧化时间对纳米管形貌的影响较小，可能是所选水平之间差异较小的原因。 2.3 退火处理对TiO2纳米管阵列组织结构的影响
本研究选用正交实验，便于系统研究各因素对 TiO2 纳米管形貌的影响。确定实验参数范围：电压（40~80 V）、水（0%~6%）（体积分数，下同）、磷酸（3%~5%）、氟化铵（0.5%~0.7%）、时间（12~24 h）。采用荷兰FEI SIRION场发射扫描电镜（FESEM）来对 TiO2纳米管的形貌进行表征；采用X射线衍射（XRD）仪对纳米TiO2纳米管进行相组成分析，X射线的波长为0.15406 nm，Cu Kα射线源。
影响根据正交试验结果统计各因素对于TiO2纳米管阵列管结构的影响。其中电压和水含量对TiO2纳米管
增刊 2
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余青青等：二氧化钛纳米管阵列的二次阳极氧化制备
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图 5 不同管结构 TiO2 纳米管阵列的 FESEM 照片 Fig.5 FESEM images of TiO2 nanotube arrays with different tube structures
温下，钛片为阳极，石墨为阴极，两极距离 5 cm，在去离子水+磷酸+氟化铵+乙二醇的电解质溶液中，在选定电压和时间下进行第一次阳极氧化。阳极氧化后，将钛片用去离子水超声清洗除去钛片上的薄膜，随后在相同条件下进行第二次阳极氧化，阳极氧化后，将钛片用无水乙醇超声清洗后在盐酸溶液中浸泡不少于 1 h，再用无水乙醇和去离子水交替冲洗数次，干燥。
图 2 阳极氧化电流密度-时间曲线 Fig.2 Curve of anodization current density vs time
图 3 TiO2 纳米管阵列的形成机制示意图 Fig.3 Formation mechanism schematic of TiO2 nanotube arrays
摘要：通过二次阳极氧化法在 H2O+H3PO4+NH4F+乙二醇电解液中恒电压阳极氧化纯钛片，制备出管结构可控、重复性好的 TiO2 纳米管阵列。利用 FESEM、XRD 对 TiO2 纳米管阵列的形貌、管结构、相组成进行表征。探讨了 TiO2 纳米管阵列的形成机制，研究阳极氧化电压、电解质水含量与磷酸含量等因素对纳米管的管径、管长的影响。正交实验结
如图7所示，水含量在0%~4%的范围内时，纳米管的管径和管长都大致随水含量的增加而增加，但是当水含量大于4%后，纳米管的管径和管长都随之减小。水通常是阳极化电解液中的氧源，当少量水存在时，从电解液中分离的氧离子和氢氧根离子的困难度限制了整个氧化膜的生长速率[15]。当水含量在0%~4% 的范围内时，随水含量增加，溶液粘稠度降低，离子迁移速率增加，TiO2氧化阻挡层溶释率增大，管径变得越来越大，管长有所增长。而水含量较大后会产生氧气，氧气的生成减少了用于膜生长的有用电荷[16]，使得在相同的总电荷下生成的纳米管管径变小，管长快速变短。
图 8 为退火后 TiO2 纳米管阵列的 FESEM 照片。从图中可以看出，在退火前后纳米管的形貌没有明显变化，只是管壁有所变薄，变得光滑，可能是由于管壁在退火过程中收缩的原因。
Water Content, φ/%
Length of Tube, l/µm
图 6 电压的因素水平趋势图 Fig.6 Factor level trends of voltage
图 7 水含量的因素水平趋势图 Fig.7 Factor level trends of water content
·204·
Current Density, J/mA·cm-2
Current Density, J/mA·cm-2
18 16 14 12 10
8 6 4 2 0 –100
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
Байду номын сангаас
1.0
0.8
0.6
0.4
0
50 100 150
Anodization Time, t/min
100 300 500 700 Anodization Time, t/min
anodic oxidation
乙二醇是黏度较高的有机溶剂，在很大程度上抑制了 F-等离子的迁移速率。为了适当增加各离子的迁移速率，阳极氧化电压选择较无机溶剂中高，同时在电解液中添加适量的水和磷酸。图 2 为在乙二醇体系中阳极氧化过程的电流密度-时间曲线。从图中可以看到电流密度变化趋势大致包括 3 部分，对应阳极氧化生成 TiO2 纳米管的 3 个阶段（见图 3）：
第 40 卷 2011 年
增刊 2 7月
稀有金属材料与工程
RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING
Vol.40, Suppl.2 July 2011
二氧化钛纳米管阵列的二次阳极氧化制备
余青青，储成林，林萍华，盛晓波，郭超，董寅生
(东南大学，江苏南京 211189)
关键词：TiO2 纳米管；阳极氧化；乙二醇；形成机制
中图法分类号：TB383
文献标识码：A
文章编号：1002-185X(2011)S2-201-05
TiO2 纳米管具有高比表面积、高深宽比、尺寸依赖效应等特性，在多种领域有潜在的应用，如太阳能电池[1]、光电解水[1]、降解有机污染物[2]、生物医学[3-5]。 TiO2 纳米管的制备方法主要有水热合成法[6]、模板合成法[7]和阳极氧化法[8]，其中阳极氧化法由于其可控性、重复性好以及过程简单而受到广泛关注。
1实验
选用工业纯钛片 ( 纯度 ≥ 99.6%) ，用金相砂纸 600#、800#、1000#、1200#表面磨光，再分别用丙酮、去离子水、无水乙醇依次超声清洗钛片表面去除油脂。随后将钛片在 HF:HNO3:去离子水体积比为 1:4:5 的混合溶液中化学抛光，后用去离子水冲洗，吹干。在室