【正文】 過(guò)加熱產(chǎn)生一個(gè)高溫高壓的環(huán)境，然后在高溫高壓反應(yīng)容器中使的難溶或不溶的物質(zhì)溶解度增加，從而溶解并且重結(jié)晶。 此方法優(yōu)點(diǎn)在于可以通過(guò)調(diào)節(jié)模板的孔形態(tài),而得到從微米到納米的多種尺寸材料。這種新穎的TiO2納米管陣列材料具有許多獨(dú)特的性能，在光催化、光解水制氫、氣敏傳感器、生物材料等領(lǐng)域已顯示了巨大的應(yīng)用前景。二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N無(wú)機(jī)光敏半導(dǎo)體材料，在眾多過(guò)渡金屬氧化物中，因其具有無(wú)毒害、成本低、易制備、無(wú)污染、化學(xué)穩(wěn)定性好、物理性能等優(yōu)點(diǎn)逐漸受到越來(lái)越多的研究者的青睞，近年，各種TiO2材料相繼問(wèn)世，如納米線、納米管、納米棒、納米帶等。新材料的創(chuàng)新，以及在此基礎(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)。結(jié)果表明電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制得的TiO2納米管陣列膜具有優(yōu)異的光電催化性能，大的比表面積和適度的管長(zhǎng)以及高度結(jié)晶的銳鈦礦相是影響催化活性的三個(gè)重要因素?；诖?，本文致力于TiO2納米管陣列的制備與表面修飾改性，以期得到可見(jiàn)光響應(yīng)的半導(dǎo)體材料,研究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下：首先，以陽(yáng)極氧化法制備TiO2NTs，通過(guò)控制工藝條件，如氧化電壓、生長(zhǎng)時(shí)間和煅燒溫度等對(duì)TiO2NTs結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，并討論其表面結(jié)構(gòu)、管長(zhǎng)和結(jié)晶狀況對(duì)TiO2NTs光電催化的性能影響。在高速發(fā)展的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)和國(guó)防等的發(fā)展必然對(duì)材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲(chǔ)和超快傳輸?shù)葘?duì)材料的尺寸要求越來(lái)越??；航空航天、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)等對(duì)材料性能要求越來(lái)越高。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)涵。同時(shí)，TiO2納米管陣列具有很好的有序結(jié)構(gòu)和較低的團(tuán)聚，具有很高的量子效應(yīng)。目前在模板合成法制備TiO2納米管過(guò)程中，常采用納米陣列孔洞厚膜（如氧化鋁模板）、有機(jī)聚合物或表面活性劑作模板，然后通過(guò)電化學(xué)沉積法、溶膠凝膠法等技術(shù)來(lái)獲得TiO2納米管。Yang等[16]以鈦酸四丁酯為鈦源，陽(yáng)極氧化鋁為模板，采用溶膠凝膠法在反應(yīng)物比例為n(Ti4+):n(乙醇）：n(醋酸）=1:20:1的情況下，制備出壁厚約為60nm的TiO2納米管。水熱合成法的缺點(diǎn)主要是制備出的TiO2納米管的特征很大程度上需要受到TiO2顆粒的尺寸和晶相的影響。在開(kāi)始階段,扇形孔洞間存在一些未被氧化的鈦，隨著孔洞的變大，孔間金屬周圍電場(chǎng)強(qiáng)度變大，在電場(chǎng)作用下氧化層的生長(zhǎng)和溶解速率都變快，逐漸在孔間金屬上形成新的電化學(xué)腐燭點(diǎn)，并最終轉(zhuǎn)化為管間的間隙?？梢詼y(cè)量納米管的管長(zhǎng)，并且可以看見(jiàn)管徑均勻，納米管排列整齊，管壁光滑。 本文采用 X 射線衍射儀來(lái)測(cè)試樣品的組成，可分析二氧化鈦的金紅石型和銳鈦礦型的晶型轉(zhuǎn)變及含量等。紫外分光光度計(jì)反射附件的原理是通過(guò)一個(gè)內(nèi)壁涂有BaSO4積分球的裝置，在內(nèi)壁窗孔放置標(biāo)準(zhǔn)白板，在樣品窗孔放置待測(cè)樣品，測(cè)試波長(zhǎng)范圍為230800nm的漫反射光譜。Schmuki 等[23]制備出摻C的TiO2納米管陣列， eV，在近紅外區(qū)也出現(xiàn)光譜響應(yīng)，大大提高了光電轉(zhuǎn)換率[24]。TiO2納米管陣列表面修飾約10nm厚的Pd后制得的氫敏傳感材料在室溫下氫敏活性高達(dá)107，是目前報(bào)道的最高氫敏活性的材料之一[26]。因TiO2的高穩(wěn)定性使得鈦金屬的均勻腐蝕甚微，也不易發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕，在人體組織液和唾液中表現(xiàn)出很高的耐腐蝕性。主要討論了以陽(yáng)極氧化法、含氟多元醇(乙二醇)有機(jī)溶劑為電解質(zhì)研究不同工藝條件對(duì)形成的納米管形貌的影響，并從陽(yáng)極氧化的電流時(shí)間曲線出發(fā)簡(jiǎn)要地闡述了納米管的形成過(guò)程，同時(shí)，通過(guò)添加其他物質(zhì)改變電解液以期望達(dá)到對(duì)TiO2納米管陣列的改性，研究改性后的對(duì)納米管的形貌、光電性能的影響，并討論可能的原因。然后將整個(gè)裝置放入集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，恒溫的溫度設(shè)定為30℃。分析找到光電催化性能最佳時(shí)納米TiO2陣列管的制備條件。將石墨電極與直流電源的負(fù)極相連，鈦片與直流電流的正極相連，設(shè)置直流電源的輸出電壓為20V、30V、40V、50V、60V。所以當(dāng)反應(yīng)電壓為40V時(shí)光電催化性能最佳，且當(dāng)電壓升高或者降低，光電催化性能均降低。因此選取40V為納米TiO2陣列管的最佳制備電壓。雖然都表現(xiàn)出在無(wú)光照時(shí)電流值保持在零附近；當(dāng)光源打開(kāi)，光電流立刻上升并達(dá)到飽和，表現(xiàn)出很快的電荷轉(zhuǎn)移特性。綜合電化學(xué)工作站測(cè)試結(jié)果和紫外分光光度計(jì)測(cè)試結(jié)果，摻入檸檬酸（一水）能提高納米TiO2陣列管的光電催化活性。我們?nèi)粘Ｉ钣玫礁嗟氖羌{米TiO2陣列管對(duì)可見(jiàn)光的吸收。在圖316中可看出，樣品中含有C、O、Ti、Ba四種元素，%、%、%、%；其中Ti可能來(lái)自鈦板上的未被氧化的Ti和氧化生成的納米TiO2，O可能來(lái)自氧化生成的納米TiO2及殘留的電解液中有機(jī)物，而B(niǎo)a可能是鈦板中本身含有的物質(zhì)。 展望 關(guān)于納米TiO2陣列管的制備及其光電催化性能的研究我們?nèi)〉昧艘恍┏晒?，但是從理論和?shí)際的角度來(lái)看，都還有待進(jìn)一步研究。這次畢業(yè)論文的完成不僅提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，而且還培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。參考文獻(xiàn)[1] 、性能研究及其應(yīng)用[D].上海：東華大學(xué),2011:1143.[2] 范煥新,李玲,[J].化學(xué)研究與應(yīng)用, 2012, 24(3):454458.[3] 劉非拉,肖鵬,周明等. 二氧化鈦納米管陣列的制備、改性及應(yīng)用 [J]. 無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 28(5): 861872.[4] 楊志廣,王筠,[J].應(yīng)用化工,2014,43(11):20942095.[5] [J].給水排水工程,2015,33(2):140.[6] [D].山東:煙臺(tái)大學(xué),2013:12.[7] [J].廣東化工,2014,41(24):69.[8] [D].安徽:安徽大學(xué),2013:3.[9] M. Paulose O. K. Varghese C. A. Grimes. [J]. J. Marter. Res., 2005,20:230236.[10] Hoyer P. Langmuir, 1996, 12 (6), 1411.[11] Kasuga T, Hiramatsu M, Hoson A, Sekino T, Niihara , 1998, 14 (12), 3160.[12] Zwilling V, Aucouturier M, DarqueCeretti E. Anodic oxidation of titanium and TA6V alloy in chromic media. An electrochemical approach[J]. Electrochemica Acta. 1999,45(6):921929.[13] Zwilling V, DarqueCeretti E, BoutryForveille A et al. Structure and physicochemistry of anodic oxide films on titanium and TA6V alloy[J]. Sueface and Interface Analysis. 1999,27(7):629637.[14] Gong D., Grimes C. A., Varghese O. K. J. Mater. Res. 2001,16 (12), 33313334.[15] Kim J H, Zhang X H, Kim J D, et and characterization of anatase TiO2 nanotubes with controllable crystal size by a simple MWCNT template method [J].J Solid State Chem,2012,196:435[16] Yang E L,Shi J J,Liang H C,et WO3/TiO2 nanotubes/nanorods with high visible light activity for the photodegradation of 2,3dichlorophenol [J].Vhem Eng J,2011,174(2):539.[17] 譚志謀,王慧潔,楊杭生,[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2013,31(3):390395.[18] 李桐,丁士文,[J].化學(xué)研究,2015,26(1):8084.[19] 王雪芹,孟令輝,[J].化學(xué)與粘合,2015,37(1):510.[20] [D].上海:上海師范大學(xué),2013:131.[21] 相英,李越湘,[J].有色金屬(冶煉部分),2012,2:4245.[22] Mor G K,Shankar K,Paulose M,et of highlyordered TiO2 nanotube arrays in dyesensitized solarcells[J].Nano Lett,2006,6:215.[23] Hahn R,Ghicov A,Schmuki doping of selforganized TiO2 nanotube layers by thermal acetylene treatment[J].Nanotechnology,2007,18(10):105604.[24] 黃誠(chéng),[J].廣東化工,2014,41(9):8592.[25] A Tomoki, An electrochemical strategy toincorporate nitrogen in nanostructured Ti02 thin films:modification ofbandgap and photoelectrochemicai properties[J]. , 2011,37:265269.[26] 徐東芝,王美婷,、改性及應(yīng)用研究[J].山東陶瓷,2013,36(5):2628.[27] [D].福建:福建師范大學(xué),20