人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測陽極氧化TiO2-ZrO2納米管參數(shù).pdf

1、作為重要的功能材料,二氧化鈦(TiO2)納米管和二氧化鋯(ZrO2)納米管因其尺寸小、比表面積大等優(yōu)點,在許多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。制備形貌、性質(zhì)可控的TiO2、ZrO2納米管對于納米管的性能及應(yīng)用具有關(guān)鍵作用,因此,長期以來,研究者們一直非常關(guān)注TiO2和ZrO2納米管的制備并為此開展了大量的實驗探索。雖然通過實驗探索可以制備一些不同尺寸的納米管,但尚難以實現(xiàn)納米管的可控性制備。所以,發(fā)展簡便、快速的方法準確預(yù)測納米管的形貌性質(zhì)參數(shù)

2、、指導(dǎo)納米管的可控性制備非常重要和迫切。
　　本文采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法,通過訓(xùn)練現(xiàn)有文獻數(shù)據(jù)提取出了納米管的管參數(shù)(管長、管徑和管壁厚)與陽極氧化條件的關(guān)系式,由此可以預(yù)測陽極氧化制備TiO2和ZrO2納米管的形貌和性質(zhì),這不僅解決了實驗探索耗時耗力的問題,并且還可以指導(dǎo)納米管的可控性制備。主要工作包括:
　　1.通過分析文獻中陽極氧化條件(電解液組成、溫度、氧化電壓、氧化時間)對TiO2納米管管參數(shù)的影響規(guī)律,以電解液組

3、成、溫度、氧化電壓、氧化時間作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入因數(shù),以TiO2納米管的管長、管徑、管壁厚作為輸出因數(shù),經(jīng)過多次計算確定管長、管徑、管壁厚的預(yù)測所需的最合適的隱含層節(jié)點數(shù)均為3,并最終提取出了以下納米管參數(shù)的預(yù)測公式:
　　Length/um=-102.14*H1+764.93*H2+94.38*H3+554.80;Diameter/nm=-124.36*H1-35.50*H2+273.75*H3-42.86;Thickness/n

4、m=-26.31*H1-23.00*H2-29.82*H3+33.42;
　　對管長、管徑及管壁厚的隨機檢驗結(jié)果進一步表明:上述公式能夠準確地預(yù)測TiO2納米管的管參數(shù)管長、管徑和管壁厚。
　　2.通過分析文獻中陽極氧化條件(電解液組成、溫度、氧化電壓)對ZrO2納米管管參數(shù)的影響規(guī)律,以電解液組成、溫度、氧化電壓、氧化時間作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入因數(shù),以ZrO2納米管的管長和管徑作為輸出因數(shù),經(jīng)過多次計算確定管長和管徑的預(yù)測所需

5、的最合適的隱含層節(jié)點數(shù)分別為5/3(無機體系)和3/4(有機體系),并最終提取出了以下納米管參數(shù)的預(yù)測公式:
　　Length/um=-243.55*H1-81.96*H2-1.76*H3-100.26*H4-155.70*H5+7.60;Diameter/nm=342.84*H1+719.93*H2-339.21*H3+157.73;(無機體系) Length/um=10.51*H1+14.07*H2+10.26*H3+15.2