陽(yáng)極氧化法制氧化鈦納米管及其光、電性能研究.pdf

1、二氧化鈦具有良好的光電、氣敏等特性，在太陽(yáng)能電池、光催化降解污染物、各種傳感器等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景，己經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)?；赥iO2納米管高的比表面積和工作效率，其制備及應(yīng)用成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。本論文采用陽(yáng)極氧化法制備了TiO2納米管有序陣列，并對(duì)其功能化性能進(jìn)行了研究。 本文的主要工作如下： 在NaF，Na2SO4與H2SO4的混合溶液中采用電化學(xué)陽(yáng)極氧化法在純Ti片表面組裝了一層結(jié)構(gòu)高度有序的高密度納米管陣列。

2、考察了幾種主要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)：陽(yáng)極氧化電壓、溫度、電解液濃度等對(duì)納米管陣列形貌和尺寸的影響，探討了二次陽(yáng)極氧化對(duì)納米管形貌的改善。對(duì)納米管陣列進(jìn)行掃描電子顯微鏡和X射線衍射檢測(cè)。結(jié)果表明，孔徑隨陽(yáng)極氧化電壓的升高而變大，溫度和電解液濃度影響反應(yīng)過(guò)程中電流密度的大小，二次陽(yáng)極氧化得到的納米管的有序性有所改善，孔徑大小更為均一。制備得到的納米管為無(wú)定型結(jié)構(gòu)，在空氣中煅燒450℃轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦型，700℃出現(xiàn)了金紅石結(jié)構(gòu)。 在NH4F、乙二醇

3、的混合溶液中采用陽(yáng)極氧化法在純Ti片表面制得了一層具有高比表面積的表面光滑TiO2納米管陣列。考察了幾種主要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)并探討其生長(zhǎng)機(jī)理。結(jié)果表明，在此有機(jī)體系下制備得高密度排列的且具有更大長(zhǎng)徑比的TiO2納米管陣列。 研究了TiO2納米管的光致發(fā)光行為，結(jié)果表明制備的TiO2納米管具有2個(gè)發(fā)光中心，其一位于465nm，起源于F心；其二起源于TiO2納米管帶隙電子躍遷，具有量子效應(yīng)。高溫煅燒處理后的TiO2納米管的發(fā)光行為是高溫誘

4、導(dǎo)TiO2納米管晶相發(fā)生變化的結(jié)果。經(jīng)450℃熱處理后TiO2納米管的發(fā)射光強(qiáng)度達(dá)到最大值，發(fā)射峰位于387 nm和465 nm，分別起源于銳鈦礦相帶隙電子躍遷和F心。繼續(xù)升高溫度，發(fā)射光強(qiáng)度減弱。T=700℃時(shí)，發(fā)射光譜的峰形隨之發(fā)生變化，TiO2納米管存在4個(gè)發(fā)光中心，分別起源于銳鈦礦相帶隙電子躍遷、金紅石相帶隙電子躍遷、F心及TiO2納米管表面的氧缺陷F+心，相應(yīng)地發(fā)射峰位于368 nm、407nm、465nm和497nm。

5、 對(duì)氧化鈦納米管作為鋰電負(fù)極材料做了充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗等檢測(cè)。結(jié)果表明：銳鈦型氧化鈦納米管作為鋰電負(fù)極材料具有很好應(yīng)用潛力。采用熱分解的方法對(duì)氧化鈦納米管表面修飾納米Ag。用掃描電鏡對(duì)Ag/TiO2納米管的形貌進(jìn)行了表征，同時(shí)檢測(cè)Ag/TiO2納米管作為鋰電負(fù)極材料的充放電、循環(huán)伏安、交流阻抗等方面的性能。結(jié)果表明經(jīng)Ag修飾后能顯著改善TiO2納米管的導(dǎo)電性能，納米管的容量與循環(huán)性能得到提高。 對(duì)制備得到的納米管的光催