TiO2納米管陣列的陽極氧化法制備及其性能表征.pdf

1、TiO2是一種重要的寬帶隙半導(dǎo)體材料，在太陽能電池、光催化、光電解水、防霧、自清潔材料等方面有潛在應(yīng)用。而在這些應(yīng)用中關(guān)鍵是大的比表面積，因此人們開始利用納米尺度的TiO2材料，但是在這種納米體系中，由于缺陷的存在、納米粒子間無序的接觸界面、以及電荷傳輸中較長路徑導(dǎo)致了較多的電荷復(fù)合因而使得效率的低下。TiO2納米管陣列通過提供有序筆直的通道，能有效提高電子轉(zhuǎn)移和電荷分離的效率，因此引起了人們極大關(guān)注。
　　 本論文采用陽極氧化

2、制備了TiO2納米管陣列，通過調(diào)節(jié)溶液中水含量和改變氧化電壓制備了TiO2納米管陣列，并對其進行了退火處理。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、三維輪廓儀(3DProfilometer)、紫外可見分光光度計(UV-Vis)、接觸角測試儀等對TiO2納米管陣列的形貌、微結(jié)構(gòu)、粗糙度、光學(xué)性能、浸潤性進行了表征。同時利用掃描線性伏安法對納米管生長進行了討論。
　　 研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)電解液中甘油與水體積比為20/1時，管

3、口表面平整，管管相連的節(jié)分布在管底3/5長度范圍，管長1800nm，管徑60nm。低電壓時管口分離，初始氧化層消失，管表面平整度相對差，電壓15V時管口直徑30nm，管長1200nm;高壓時樣品表面呈多孔狀，管口未分離，大部分區(qū)域還覆蓋著初始氧化層，電壓55V時，管徑100nm，管長3200nm。Ⅰ-Ⅴ曲線顯示電壓0.2V時，初始氧化層形成;電壓升至1.4V，氧化層被擊穿;氧化層的形成與場致溶解的同時發(fā)生與相互影響導(dǎo)致在電壓2～4V附近

4、電流的起伏;電壓大于5V時納米管開始形成。25V與45V電壓下制備的樣品具有較好的光電性能，光電流密度達到了4μA/cm2。
　　 浸潤性研究發(fā)現(xiàn)剛制備好的TiO2納米管陣列表現(xiàn)為親水性，而經(jīng)過一段時間實驗室環(huán)境下放置，樣品開始向疏水性轉(zhuǎn)化，經(jīng)過退火處理后，樣品又表現(xiàn)為親水性。光致浸潤性研究表明樣品接觸角的減少同晶體結(jié)構(gòu)、表面缺陷及粗糙度有關(guān)。400℃退火樣品接觸角減小最多，為90.4％。
　　 本論文工作的創(chuàng)新點: