多孔陽極氧化鈦納米孔道形成機理的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的多孔陽極氧化鈦納米管(Porous Anodic Titania Nanotubes，PATNT)形成機理普遍認(rèn)為:阻擋層表面納米孔道的形成是由于氟離子存在引起的“酸性場致溶解”反應(yīng)(TiO2+4H++6F-→[TiF6]2-+2H2O)所致，孔洞的加深是因為孔底部電場的集中，加快了阻擋層的酸性溶解。“酸性場致溶解”理論對PATNT圓柱形納米孔道及半球形底部無法作出合理的解釋。PATNT納米孔道的形成本質(zhì)至今仍未有明確的定論。本文

2、將著重探討納米孔道的形成本質(zhì)，并對PATNT的有關(guān)形貌進行相應(yīng)的解釋。
　　 本文首先在不含有氟離子的電解液（H2SO4、H3PO4等）中制備了陽極氧化膜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在這種陽極氧化膜中也存在納米孔洞，這是上述氟離子參與的溶解反應(yīng)無法解釋的。同時也在含有氟離子電解液中制備的陽極氧化膜，發(fā)現(xiàn)表面多孔孔道不明顯，但表面層下面納米管已經(jīng)形成，這種現(xiàn)象暗示傳統(tǒng)理論的局限性。其次，在傳統(tǒng)PATNT形成機理的啟發(fā)下，筆者提出了“氧氣氣泡模具效應(yīng)

3、”(Oxygen Bubble Mould Effect)，PATNT應(yīng)該是酸性腐蝕孔道和O2析出納米孔道共同作用而形成。認(rèn)為溶液中的總電流密度j是由離子電流jion和電子電流je組成。jion維系著陽極氧化膜的不斷生長，而je引起陰離子放電析出O2。而后，將通過陽極氧化法制備的PATNT使用場發(fā)射掃描電鏡、電化學(xué)測試、X射線光電子能譜儀進行表征，分析SEM照片、陽極氧化電流-時間曲線、XPS表面元素分析圖片，佐證“氧氣氣泡模具效應(yīng)”的