【正文】 體 有應(yīng)用 。染料光敏化劑、 TiO2納米多孔薄膜、 反電極和電解質(zhì)構(gòu)成 TiO2染料敏化太陽能電池 。擴(kuò)散是抑制酸化反應(yīng)的主要影響因素 ,如果擴(kuò)散常數(shù)小 ,反應(yīng)中在管底部附近產(chǎn)生的 H+ 離 7 子來不及擴(kuò)散出去 ,那么整個溶液中 pH 就不會發(fā)生明顯的變化。 納米管的化學(xué)刻蝕速率和溶解速率 在強(qiáng)酸性溶液中 同時增加 ,最終長度小于 500 nm, 增大 pH值 , 化學(xué)溶解速率下降 ,進(jìn) 而提高了納米管生長速率 。 臨界電流密度效應(yīng)理；該法 受 電解質(zhì)溫度， 電解質(zhì)流動，陽極尺寸和槽膛體積的影響。他們認(rèn)為氧離子像鋁基體內(nèi)部遷移，填補(bǔ)了鋁離子向外遷移消耗的體積，使新的阻擋層得以生成。 認(rèn)為鋁的陽極氧化 機(jī)理 包括 三個階段既 阻擋層的形成、溶解和多孔層穩(wěn)定生長。 陽極氧化法制備二氧化鈦納米管的幾個理論模型； 電場助溶：有學(xué)者對 PAA 型氧化膜的形成機(jī)理進(jìn)行了全面 探究 .在恒電壓和恒電流下 制取了 PAA 型氧化膜 ,有序孔的孔徑和孔間距 利用電子顯微鏡測量出。 發(fā)生在阻擋層兩側(cè)的離子遷移提供 穩(wěn)定的電流。 負(fù)載于基體 Ti 上的 TiO2納米管陣列 適于陽極氧化法制備 ，納米管與 Ti 既有充分的 結(jié)合，同時金屬 Ti 也有良好 的抗腐蝕 性 ， 所以在各種應(yīng)用上有 明顯的優(yōu)勢。 六角密堆排列 的多孔層的膜胞 ，納米 大小 的孔洞 存在 每個膜胞中心 。 模板法機(jī)理 模板 [5] 常用的 主要有兩種，一種是無序分布的 含有孔洞高分子模板，另一種是 孔洞陣列 有序的氧化鋁模板 。 制備機(jī)理 5 水熱合成法機(jī)理 水熱合成法制成的 TiO2納米管陣列長度、壁厚、管層數(shù)都不好控制，不規(guī)整，難以建立 構(gòu)效關(guān)系 。德國的 Schmuki 小組和美國的 Grimes 小組先后以含氟化物的乙二醇混合液為電解液分別合成了長度為 250 181。 因為 TiO2 在HF 具有較 大 的溶解 性 ，因而能促 進(jìn) 多孔 孔道向基體 延伸。有 研究表明，改變陽極氧化 電解液、 電壓、 氧化時間、 電解液組成、 pH 值等，可有效控制納米管的管 管壁厚度 、管長、 管徑 及管的形態(tài)。并且 該法更為 簡便 直接， 在更方面應(yīng)用中有很大的優(yōu)越性 。該方法的優(yōu) 4 點是： （ 1）制備溫度低，避免了反應(yīng)物在高溫分解下分解； （ 2）體系中組分的分布均勻； （ 3）材料制備過程易操作，所得產(chǎn)物純度高。 電沉積技術(shù)：也 叫 電結(jié)晶技術(shù)， 通過 電場作用，從電解液中沉積粒子到導(dǎo)電體基體上從而得到涂層，主要發(fā)生的是化學(xué)反應(yīng) 。 模板法可以得到形貌較好的 TiO2納米管，同時也 存在以下缺點： (1)由于合成的納米管的形狀和大小取決于模板孔的形狀和尺寸，因而直徑較小的納米管難以合成； (2) PAA 作為模板使用時，因為制備 PAA 的工藝?yán)щy，加之后續(xù)的組裝工藝使得整個制備過程復(fù)雜而繁瑣，大規(guī)模制備難以實現(xiàn)； (3)PAA 模板結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度差、易破碎的缺點，因而很難制備大面積的 TiO2 納米管； (4)在模板和納米管的分離過程及后序工藝中往往會造成納米管的形貌破壞，實驗的重現(xiàn)性較差。水熱合成法制備的 TiO2納米管構(gòu)效關(guān)系難以建立，壁厚、長度、管層數(shù)難控，這也是國外將研究目光大多集中在可以制備高度有序納米管的陽極氧化法的原因 [2]。 SEO 等科學(xué)家對 對比了 銳鈦礦和金紅石納米 TiO2晶胞參 ，認(rèn)為更容易形成納米管的 是具有更長晶軸的銳鈦礦性 TiO2。在 反應(yīng)中 ， TiO2粉體與 NaOH 溶液共熱會生成如硅酸鈉層狀硅酸鹽，鈉 大多積累 在共邊的 Ti 八面體晶面間。此外 TiO2 納米管較高的質(zhì)子傳導(dǎo)能力、良好的離子交換能力、和光致發(fā)光能力也引起研究者廣泛的興趣，成為納米材料光催化領(lǐng)域探索研究的熱門課題。 圖 11 金紅石 圖 12 銳鈦礦 TiO2納米 材料 的存在形式 納米 TiO2材料有多種存在形式 [1]，如 （ 1） TiO2 納米粉體 ； （ 2） TiO2納米薄膜 ； （ 3） TiO2納米管等。 目前研究表明、應(yīng)用最為廣泛的 TiO2是銳鈦礦和金紅石型的。 20 致 謝 19 參考文獻(xiàn) 經(jīng)過 300~600℃ 之間不同溫度處理后的 TiO2納米管呈現(xiàn)銳鈦礦晶態(tài)，比表面積隨溫度升高呈下降趨勢。 畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 題 目 陽極氧化制備二氧化鈦納米管機(jī)理及熱處理對其影響 學(xué) 院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 成 績 2020 年 6 月 20 日 I 摘 要 采用陽極氧化法，在 NH4F+H2O的乙二醇溶液體系 下制備了 TiO2納 米管列陣薄膜，建立了 TiO2 納米管列陣薄膜的 “電場誘導(dǎo) ”生長模型。經(jīng)過退火處理的納米管管口有 12~14 個直徑 為 25~35nm 的納米顆粒團(tuán)聚體組成， 600℃ 時，納米管結(jié)構(gòu)已被破壞。 1 TiO2 的晶體結(jié)構(gòu) ........................................................................................................ 1 二氧化鈦納米材料的存在形式 .................................................................................. 1 二氧化鈦納米管的制備方法 ...................................................................................... 2 水熱合成法 ........................................................................................................... 2 模板合成法 ........................................................................................................... 3 陽極氧化法 ........................................................................................................... 4 制備機(jī)理 ...................................................................................................................... 4 水熱合成法機(jī)理 ................................................................................................... 5 模板法機(jī)理 ........................................................................................................... 5 陽極氧化法制備二氧化鈦納米管機(jī)理 ............................................................... 5 二氧化鈦納米管應(yīng)用 ..................................................................................................... 7 光催化降解污染物 ............................................................................................... 7 氣敏傳感器 ........................................................................................................... 7 其他方面的應(yīng)用 ................................................................................................... 7 本文的研究目