【正文】 差。 模板合成法 模板合成法是把納米結(jié)構(gòu)基元安裝到模板孔洞中從而形成納米絲或納米管的方法。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(zhǎng)度、管層數(shù)難控，這也是國(guó)外將研究目光大多集中在可以制備高度有序納米管的陽(yáng)極氧化法的原因 [2]。通過(guò)計(jì)算來(lái)看，因?yàn)榻鸺t石型銳鈦礦的表面能大于納米 TiO2團(tuán)聚體，因此常見(jiàn)的納米管 多數(shù) 為銳鈦礦型的結(jié)構(gòu)，而且很多實(shí)驗(yàn)中也充分證實(shí)了這一點(diǎn) 。 SEO 等科學(xué)家對(duì) 對(duì)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(zhǎng)晶軸的銳鈦礦性 TiO2。據(jù)此， 也有學(xué)者 提出 TiO2納米管形成模型： 原料為 氧化鈦粉體與 NaOH 溶液共熱生成層 狀產(chǎn)物，由于 周邊存在 大量未成鍵原子，因而層狀 TiO2就變得 不穩(wěn)定，卷曲 之后 并鍵合未成鍵原子，最終 導(dǎo)致 納米管 的生成 。在 反應(yīng)中 ， TiO2粉體與 NaOH 溶液共熱會(huì)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。 水熱合成法 水熱合成法是指在高溫下將 TiO2 納米粒子與堿液進(jìn)行一系列化學(xué)反應(yīng)后，中間經(jīng)過(guò)離子交換、焙燒，從而制備納米管的方法。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。和常見(jiàn)的負(fù)載型 TiO2 納米薄膜與 TiO2 納米顆粒和相比，吸附能力更強(qiáng)的是 TiO2 納米管， 2 并且表面活化能更大，能表現(xiàn)出更高的光電轉(zhuǎn)換效率和光催 化活性。 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。不同點(diǎn)在于：由 TiO6八面體共邊組成的是銳鈦礦結(jié)構(gòu)，由 TiO6八面體共頂點(diǎn)且共邊組成的是金紅石結(jié)構(gòu)；銳鈦礦中的 TiO6八面體畸變較大，因此金紅石型比銳鈦礦型緊密而穩(wěn)定， 銳鈦礦通常是 TiO2的低溫相， 金紅石通常是是 TiO2的高溫相。 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) II 第 1 章 緒論 I Abstract 經(jīng)過(guò) 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(shì)。納米管表面吸附的納米粒子與管壁空間有關(guān)系。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 題 目 陽(yáng)極氧化制備二氧化鈦納米管機(jī)理及熱處理對(duì)其影響 學(xué) 院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 成 績(jī) 2020 年 6 月 20 日 I 摘 要 采用陽(yáng)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(chǎng)誘導(dǎo) ”生長(zhǎng)模型。 TiO2 納米管的管形結(jié)構(gòu)形成與TiO2 的半導(dǎo)體性質(zhì)相關(guān)。經(jīng)過(guò)退火處理的納米管管口有 12~14 個(gè)直徑 為 25~35nm 的納米顆粒團(tuán)聚體組成， 600℃ 時(shí)，納米管結(jié)構(gòu)已被破壞。 關(guān)鍵字 ： TiO2納米管； 陽(yáng)極氧化；生長(zhǎng)機(jī)理；熱處理 II Abstract In NH4F+H2O ethylene glycol solution,the TiO2 nanotube arrays were fabricated on the Ti substraet via anodic oxidation method at room induced electricfield growth model of TiO2 nanotube arrays was created. The formation of TiO2 nanotubes’tubular morphology is bound up with TiO2 semiconductor properties,The results show that there is relationship between nanoparticles on nanotube surface and space between walls. After annealing treatment,nanotube wall was prised of 12~14 nanoparticles which the diameter of 25~35nm,and the nanotubes structure has been destroyed at 300~600℃ .Specific surface area of nanotubes drop with temperature rise. Key words: TiO2 nanotubes； anodic oxidation； growth mechanism； annealing III 目 錄 摘 要 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(yáng)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(yáng)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 ......................................................