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

采用电化学阳极氧化技术,以含有NH4F和H2O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TiO2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、NH4F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TiO2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;NH4F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;TiO2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TiO2纳米管阵列均为无定型结构,经450℃退火处理后,无定型的TiO2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。     

阴离子改性甘油溶液中TiO2纳米管阵列的制备和表征

本文采用电化学阳极氧化法以含氟的甘油和水混合溶液为电解液在纯钛表面制备了一层排列规整的TiO2纳米管阵列,研究了电解液中额外添加3种2价阴离子、不同的电解时间及不同的添加物浓度等因素对所获得的TiO2纳米管阵列形貌的影响。结果表明,在改性电解液中制备的TiO2纳米管阵列的长度均超过了未改性的电解液中制备的,并随着氧化时间的增长,纳米管管口直径增大,管壁变薄;同时添加的(NH4)2TiF6浓度在0.025~0.1 mol.L-1范围内均可获得管长更长且形貌较好的TiO2纳米管阵列。     

在一种新的溶剂体系中通过静电纺丝制备TiO2纳米纤维

以钛酸四丁酯为前驱体, 醋酸纤维素为模板纤维, 丙酮/N,N-二甲基乙酰胺为溶剂, 通过静电纺丝, 水解和450 ℃煅烧制备了直径约为80 nm的锐钛矿型TiO₂纳米纤维. 通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和N₂吸脱附法表征了TiO₂纳米纤维的形貌、直径大小、晶态、比表面积、孔结构及分布. 研究表明该纳米纤维由大小为9.2 nm的颗粒组成, 纤维内含有大量直径为1.7～21 nm的介孔. 它具有与直径为25 nm的商业化Degussa P25相似的高比表面积, 约为50 m²/g. 研究了TiO₂纳米纤维对有机小分子化合物罗丹明B (RhB)和苯酚的光催化降解. 结果表明: 以6 mg/L的RhB和10 mg/L的苯酚水溶液为母液, 以质量分数为0.05%的TiO₂纳米纤维膜为催化剂, 在500 W的紫外灯照射下, 2 h内约90%的RhB和75%的苯酚能被光催化降解.