TiO2纳米孔到纳米管结构转变的因素及其机理研究-论文.pdf

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1、58材料工程／2014年i期TiO2纳米孔到纳米管结构转变的因素及其机理研究FactorsandMechanismforTransitionofTiO2fromNanoporestoNanotubes李朋，赵昆渝，郭军，张晓娟，戴丹，黄峰(1昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明650093；2中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江宁波315201)LIPeng，ZHA0Kun—yu，GUOJun，ZHANGXiao-juan～。DAIDan0，HUANGFeng(1FacultyofMaterialSciencean

2、dEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，China；2NingboInstituteofMaterialsTechnologyandEngineering，ChineseAcademyofSciences，Ningbo315201，Zhejiang，China)摘要：通过中频脉冲磁控溅射的方法，在玻璃基底上沉积得到了表面均匀性好、致密度高的钛薄膜。在NHF／乙二醇+H()电解液体系中对该钛膜进行电化学阳极氧化。结果表明：30V

3、恒电压下，当NHF浓度从0．5(质量分数，下同)增加到1时，阳极氧化后形成的TiO膜层逐渐从纳米孔结构转变成纳米管结构；当NHF浓度低于0．75时，随阳极氧化电压的增加，形成的Ti0膜层不会出现从纳米孑L到纳米管结构的转变。关键词：钛膜；TiO纳米孑L；TiO纳米管；氟离子浓度；阳极氧化电压doi：10．3969／j．issn．100卜4381．2014．01．011中图分类号：0644文献标识码：A文章编号：100l一4381(2014)01—0058-06Abstract：DenseTifilmswithunifo

4、rmsurfaceweredepositedonglasspiecesbyusingmediumfre—quencypulsedmagnetronsputteringmethod．TheTifilmsweresubsequentlyanodizedinNH4F／ethyl—eneglycerol+H2Oelectrolytes．Theresultsshowthatunderaconstantanodizationvoltageof30V，increasingtheconcentrationofNH4Ffrom0．5(m

5、assfraction)to1makestheformedTiO2layersgraduallychangefromananoporoustoananotubularstructure．AndatalowconcentrationofNH4F(1essthan0．75)，thesamechangeisnotobservedwithincreasingtheanodizationvoltage．Keywords：Tifilm；TiO2nanopore；TiO2nanotube；concentrationoffluorid

6、eion；anodizationvoltage纳米尺度和纳米结构的材料由于其独特的性能在极氧化Ti制备TiO纳米管的过程中，含氟电解液的工程领域获得重要的应用。纳米TiO。作为一种绿色组成，阳极氧化电压，电解液温度，阳极氧化时间等都功能材料，在光电催化、染料敏化太阳能电池、自清洁、会影响TiO纳米管的形貌结构[7]。其中，含氟电解光解水、气体感应元件等方面有着广泛的用途，吸引了液的组成对TiO纳米管形貌结构的影响最大。例如许多材料工作者研究与制备不同结构的纳米TiOl_1]。以低浓度HF为主要电解液成分的第一代电解液体

7、其中一维尺度的TiO纳米管结构，由于其大的比表系，由于化学溶解速率较大，制备的TiO。纳米管长度面积，深受研究者的关注。传统的溶胶一凝胶法、模板不超过500nm。为了获得较长的TiO纳米管，以氟合成法、水热合成法等都可以制备出TiO纳米化物代替HF的第二代电解液体系被应用，如NHF／管l2]，但这些方法制备出的TiO纳米管的阵列有序(NH)SO，NaF／NaS0体系等；该体系主要通过调度与产量较低，且需要模板或化学处理，工艺过程复节电解液的pH值使纳米管顶部的溶解速率减缓，从杂，不易实现放大化生产_5]。在含氟电解液体

8、系中通而获得较长的TiO纳米管，但形成的TiO纳米管，过电化学阳极氧化Ti来制备TiO。纳米管，由于其工阵列形状不规则，管壁不光滑。以NHF／丙三醇+艺简单，生产成本低廉，成为近年来的研究热点[6]。阳HO，NHF／乙二醇+H。o等为主要代表的第三代含TiOz纳米孔到纳米管结构转变的因素及其机理研究63PhysChem，2007，