周大庆，高雅汉

(上海海事大学 商船学院，上海 201306)

变电压下阳极氧化制备TiO2纳米管及其生长机理研究

周大庆，高雅汉

(上海海事大学 商船学院，上海 201306)

以NH4F+H2O+乙二醇为阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的电解液体系，通过中途改变阳极氧化电压的大小，获得了分层形貌的TiO2纳米管阵列。对TiO2纳米管的管孔、管间隙及管“节”形成过程进行了探索，并建立了TiO2纳米管应力排挤生长模型。

TiO2纳米管；阳极氧化；形成过程；应力排挤

TiO2纳米管因其比表面积大、吸附性强等优点，在制氢[1]、太阳能电池[2]、光催化降解污染物[3]及抗菌消毒[4]方面备受关注。Paulose等[5]在NH4F+乙二醇电解液体系中，制备出TiO2纳米管阵列。Bauer等[6]在含F-电解液的阳极氧化中，发现纳米管管径受氧化电压影响。Mor等[7]认为纳米管管孔和管间隙形成是由电场助氧化和电场助溶解所制。Thompon等[8]提出粘滞流动模型解释了TiO2纳米管阵列高度有序的原因。虽然这些理论解释了纳米管孔的形成和自我规整过程，但对纳米管的一些细节现象仍不能很好解释，如：纳米管管底直径尺寸较管身大，管底之间存在突出的钛“脊”及管壁上“节”的形成等，因此仍需继续探讨纳米管的形成过程。本文将根据氧化电压的不同施加方式，制备不同形貌纳米管，并对纳米管形成机理进行探索。

1 实验

1.1 钛片预处理

将钛片(3 cm×2.5 cm×0.3 mm，纯度99.99%)用压平机压平整，然后依次放入丙酮、水中超声清洗，除去其表面油污，再用体积比为H2O∶HNO3∶HF=5∶4∶1的混合液酸洗，除去其表面氧化层，最后用去离子水冲洗、吹干。……