宽电压范围下阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列及其热稳定性

摘要

采用电化学阳极氧化技术,以含有NH_4F和H_2O的甘油溶液为电解液,在宽氧化电压范围(20～100V)下于纯钛表面制备了结构高度有序的TiO_2纳米管阵列.利用扫描电子显微镜(SEM)考察了阳极氧化工艺(氧化电压、NH_4F浓度、环境温度、水分含量等因素)及退火处理对纳米管形貌的影响:采用X射线衍射分析(XRD)表征了不同氧化电压和退火前后TiO_2纳米管阵列的物相;并从电流-时间曲线出发简要地分析了纳米管阵列的形成机理.结果表明,纳米管的内外径和管长随氧化电压的增大而增大;NH_4 F浓度和环境温度对纳米管形貌有一定的影响;水分含量的多寡决定了能否在高电压下自组装形成纳米管阵列;TiO_2纳米管阵列具有良好的热稳定性,管状形貌可以保持到700℃;直接制备的TiO_2纳米管阵列均为无定型结构,经450℃退火处理后,无定型的TiO_2纳米管转变为锐钛矿相,而600℃退火处理后,部分锐钛矿相转变为金红石相.