阳极氧化制备TiO2纳米管阵列

论文摘要

一维纳米材料（如纳米管、纳米线、纳米棒、纳米带等）由于其内独特的性质和潜在的应用越来越引起了人们的关注。TiO2是一种独特的多功能材料,可以作为光催化剂、光电材料、气体传感器、光学材料、制陶材料、电路变阻器、半导体植入等技术应用。功能材料的性质很大程度上取决于它们的微观结构,因此,如何控制TiO2结构到纳米级是影响这类技术的一个重要因素。对此,人们已经付出很大努力。先后采用模板法、水热法和阳极氧化法制备出了TiO2纳米管。我们对利用阳极氧化法在纯钛板上制备TiO2纳米管阵列比较感兴趣,因为采用阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列高度有序、比表面积高,且具有垂直导向的结构。同时,TiO2纳米管的管径、管壁厚度、管长都是可控的。本文采用阳极氧化法,分别用不同的体系作电解液在纯Ti表面成功制备出TiO2纳米管阵列。运用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、721分光光度计等技术对其晶型、表面形貌和光催化活性加以表征。以罗丹明B溶液为目标降解物研究TiO2纳米管阵列的光催化活性。将纳米管阵列的表面形貌结合阳极氧化过程中的电流-时间曲线对纳米管阵列的形成机理进行初探。实验结果表明:1.采用阳极氧化法成功制备出TiO2纳米管。可以通过控制反应条件来改变纳米管的管壁厚度、管径和管长;2.阳极氧化电压是影响纳米管形貌和尺寸的主要因素,通过调节电压参数可实现对TiO2纳米管尺度和形貌的可控制备;3.质子型有机电解质溶液中,水量的减少导致了溶液的电导率的降低,从而使加在阳极表面的有效电压降低,所以纳米管可以承受的外加电压大大增加,并且随着电压的升高纳米管的长度增加:4.光催化降解罗丹明B实验表明,电化学阳极氧化法制备的结构有序的TiO2纳米管阵列经过450℃加热后具有较好的光催化活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 纳米结构的合成进展和纳米技术
• 1.2.1 纳米结构和纳米科技简介
• 1.2.2 纳米结构的化学合成进展
• 1.2.3 纳米结构的自组装
• 2纳米管阵列的研究简介'>1.3 TiO₂纳米管阵列的研究简介
• 2光催化反应机理'>1.3.1 TiO₂光催化反应机理
• 2光催化活性影响因素'>1.3.2 TiO₂光催化活性影响因素
• 2纳米管阵列的制备'>1.3.3 TiO₂纳米管阵列的制备
• 2纳米管阵列性能与应用'>1.3.4 TiO₂纳米管阵列性能与应用
• 1.4 研究目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 2纳米管阵列的制备及表征'>第二章 无机电解液中TiO₂纳米管阵列的制备及表征
• 2.1 实验药品和仪器
• 2.2 分析测试技术
• 2.3 实验方法
• 2纳米管阵列生长的因素'>2.4 无机电解液中影响TiO₂纳米管阵列生长的因素
• 2纳米管阵列的影响'>2.4.1 阳极氧化电压对TiO₂纳米管阵列的影响
• 2.4.2 氟离子浓度对纳米管阵列的影响
• 2.4.3 溶液的pH值对纳米管阵列的影响
• 2.5 样品的晶相分析
• 2纳米管光催化剂的活性评价'>2.6 TiO₂纳米管光催化剂的活性评价
• 2.7 本章小结
• 2纳米管阵列的制备及表征'>第三章 有机电解液中TiO₂纳米管阵列的制备及表征
• 3.1 实验药品和仪器
• 3.2 分析测试技术
• 3.3 实验步骤
• 2纳米管阵列生长的因素'>3.4 有机电解液中影响TiO₂纳米管阵列生长的因素
• 3.4.1 阳极氧化电压对纳米管阵列的影响
• 3.4.2 阳极氧化时间对纳米管阵列的影响
• 3.4.3 电解质溶液中含水量对纳米管阵列的影响
• 3.5 纳米管阵列的晶相表征
• 3.6 纳米管阵列的光催化剂的活性评价
• 3.7 本章小结
• 2纳米管阵列的生长机理'>第四章 阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列的生长机理
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文