【正文】 37: 265~ 269[36] 宋旭春,岳林海,[J]. 無機化學學報, 2003, 19 ( 8) : 899~ 901[37] 孫嵐,李靜,莊惠芳,賴躍坤,王成林/ 納米管陣列的制備、改性及其應用研究進展[J]. 無機化學學報, 2007, 11(23) : 1846~ 1847[38] 陳曉娟,彭芳光. TiO2納米管的制備、改性及應用研究[J]. 鐵道建筑技術,2008（B12）：296299.[39] G K. Mor, K Shankar, The influence of synthesis temperature on the titania[J]. , 2010, 25: 135~ 142[40] 李歡歡,陳潤鋒,馬琮,張勝蘭,安眾福,[J], , 27 (5), 10171025[41] 張雪峰,李會容,閆珉,等. TiO2可見光光催化的研究進展[J]. 電子元件與材料,2010,27（9）：4044. 致 謝本論文是在姜艷麗導師的悉心指導下完成的，首先在此表示衷心的感謝。在之后的研究中，首要任務是探尋如何制備長度更長、排列規(guī)則有序的TiO2 納米管陣列；同時，對于電解質(zhì)、染料、電池封裝等因素也需要進行研究，以求得到最佳組合結果，從而獲得較好的光電轉(zhuǎn)換效率。TiO2 納米管的應用研究目前還處于實驗階段，實際應用還需要進一步研究。特別是若能在納米管中摻雜部分金屬、非金屬元素等制成復合納米材料，則 TiO2 納米管的光電轉(zhuǎn)化效率和光催化性能將得到大大的改善。作為一種新型的納米材料， TiO2 納米管陣列已經(jīng)在光催化降解污染物、染料敏化太陽能電池、光解水制氫、氣敏傳感器以及生物材料等領域顯示出廣闊的應用前景。如在基礎研究方面，對TiO2納米管的生成機理和化學組成，有必要采用新的表征手段進行表征，因為到目前為止TiO2 納米管的機理和組成還存在分歧。在 TiO2 納米管陣列上電沉積鈣磷鹽經(jīng)熱堿處理形成的羥基磷灰石涂層在模擬人體液中的電化學性能優(yōu)于純鈦，TiO2 納米管陣列能阻止體液對基體鈦的侵蝕及金屬離子向基體的游離。TiO2 納米管陣列的高氣敏活性源于其特殊的形貌結構及納米尺度上的高度對稱性。TiO2 納米管陣列氣敏材料具有工作溫度范圍廣、靈敏度高、制備方法簡單等優(yōu)點。 氣敏傳感器材料納米管還可用于傳感器材料的制備，用于檢測 HCO、O2等。(hW) 1。TiO2 的能級與水的氧化還原電位相匹配，是光解水制氫的理想材料，近年來TiO2 納米管陣列材料隨著其制備技術的成熟而成為光解水制氫的理想材料。Grimes 以含 8%(C4H9)4NF 的甲酰胺為電解質(zhì)溶液制備出管長 220 μm的 TiO2納米管陣列，經(jīng)過處理染料敏化后光電轉(zhuǎn)化效率為 %、開路電位為 V、短路電流密度為 mA科學家利用離子植入結合煅燒法，得到了氮摻雜的TiO2 納米管，實驗證實這種銳鈦礦型的TiO2 納米管在紫外光區(qū)和可見光區(qū)都有很大程度光電流響應的增強，這是因為具有較大的比表面積和同時氮摻雜所帶來的可見光響應所致。Grimes 等[39]合成了透明的TiO2 納米管太陽能電池，并報道了把這種透明的排列緊密的納米管陣列制成染料敏化太陽能電池(DSC) 中的負電極的初步結果。所以說，只要在全球 % 的面積上具有 10% 轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池，就能夠滿足全球的能量供應?？茖W家針對TiO2 納米管陣列在光催化方面的應用開展了一些研究工作，首先，% HF 為電解質(zhì)，20 V電壓下陽極氧化20 min 得到TiO2 納米管陣列，與溶膠凝膠法制備的納米 TiO2 顆粒膜進行比較，發(fā)現(xiàn)前者對苯酚的光催化降解效率提高了近1倍，且穩(wěn)定性較好?？茖W家通過將乙酰丙酮鋅鹽與 TiO2 納米管按照 Zn/Ti + 摻雜 TiO2 納米管，與納米管較大的比表面積協(xié)同作用顯示出很好的光催化效果。綜上所述，采用不同的方法對 TiO2 納米管陣列進行改性，可使其具有可見光響應，光催化活性得以明顯改善，為今后進一步研究改性方法、控制摻雜或復合第二物種的量以及探索第二物種的作用機理提供了重要的研究基礎。半導體復合主要是通過納米粒子間的相互耦合作用形成半導體復合體，利用兩種半導體的導帶、價帶、禁帶寬度不一致的特點，使光生載流子在復合后在能隙不同的兩種半導體之間發(fā)生傳輸與分離，由于兩種半導體的的導帶、價帶、禁帶寬度不一致，在復合后，光生載流子在能隙不同的兩種半導體之間發(fā)生傳輸與分離，從而降低了光生電子空穴對的復合率。由于金對負載介質(zhì)的粒子大小和結構很靈敏，用金比較適合對其負載型氧化鈦納米管的催化活性進行評價。但是對于非金屬元素摻雜TiO2 納米管，無論是理論基礎方面還是應用方面，都有許多問題需要解決和深入研究。以S、N為例，摻雜后 N 或者 S 取代了 TiO2 的晶格氧進入晶格，通過其p軌道和O的2p軌道雜化混合形成新的能帶，進而降低帶隙，使得改性后的 TiO2光響應范圍擴展至可見光區(qū)[31]。通過對其摻雜改性，可在一定程度上解決這些問題。而Seo 等[27]的研究結果表明，用粒徑25 nm 的球狀金紅石相納米 TiO2在100 ℃，反應12 h，并沒有發(fā)生粒子的形狀和大小的變化，銳鈦礦相TiO2 在形成納米管時更有利，這是因為在濃NaOH 溶液處理過程中，銳鈦礦型的結構有助于納米管在某一特定的方向連續(xù)不斷地生長。濃堿處理后得到含有TiONa的樣品，經(jīng)過酸處理后，形成了片狀的納米粒子，這些片狀的納米粒子卷曲成納米管。產(chǎn)物晶粒分布均勻，發(fā)育完整，而且該法可以控制粒度，顆粒之間的團聚少，原料較為便宜，可以得到理想的化學計量組成材料。研究者利用超聲堿溶法制備TiO2 納米管，將TiO2 顆粒放入一定濃度的 NaOH 水溶液中，進行超聲振蕩，再經(jīng)水洗和稀硝酸處理，最后合成了長度可達200~300 nm 的 TiO2納米，這種納米管管徑 5 nm，壁厚約 nm，完全符合應用條件。近年來，在傳統(tǒng)方法的基礎上又研發(fā)出了兩種新的方法：超聲堿溶法和微波水熱法。J. M. Macak[22] 等采用陽極氧化法制備 TiO2 納米管，電解液采用的是含有少量氟化物的中性硫酸鹽溶液，取代了傳統(tǒng)的 HF 溶液，制備出了微米級TiO2 納米管。TiO2 納米管的形貌和性質(zhì)取決于電解液的組成配比、電解液的pH、外加電壓、溫度、反應時間等。目前在模板合成法制備TiO2 納米管過程中，常采用納米陣列孔洞厚膜（如氧化鋁模板）、有機聚合物或表面活性劑作模板，然后通過電化學沉積法、溶膠凝膠法等技術來獲得 TiO2 納米管。第二章 TiO2 納米管的制備及改性方法 模板法模板合成法[19,20]是把納米結構基元組裝到模板孔洞中而形成納米管或納米絲的方法，如圖21所示。用 XRD和能量損失譜研究孤立納米管的成分，發(fā)現(xiàn)氧和鈦的原子比為不定值，化學分析和紅外光譜表明材料中含有成鍵的氫，這也就是說目前所認為的TiO2 納米管都是由鈦酸鹽或鈦酸組成。在水熱處理的過程中，除了生成納米管本身的一級結構外，還存在納米管之間的聚集，因而產(chǎn)生了TiO2 納米管的二級結構。這可能是因為濃堿處理法制備的納米管為多層，層與層之間不能形成三維空間的點陣結構。可見 TiO2 納米管的晶型，隨著水熱處理的溫度和時間變化而有所不同。但其XRD 結果表明，TiO2_B 的結構中仍有痕量的銳鈦礦相。TiO2納米管的制備及應用研究進展畢業(yè)論文目 錄摘 要 1Abstract 2前 言 3第一章 TiO2 納米管的概況 4 TiO2 納米管的晶型和形貌 4 TiO2 納米管的化學組成 5第二章 TiO2 納米管的制備及改性方法 6