阳极氧化TiO2纳米管阵列的制备、生长机理及光催化应用研究.pdf

阳极氧化TiO2纳米管阵列的制备、生长机理及光催化应用研究 矾姚:稿麓弘勿枷多彳惭易弘彬琽慨‘鲻矽本学位论文作者完全了解如工太髻有关保留、使用学位论文的规定,学位论文作者签名:智夺王式导师签名:苔。:锈¨审以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行学位论丈话者签名:嘈夺乏武他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得褰数犬孳或其他教育机构工作单位:乓芬鞴怀觥学位论文作者毕业去向:弘业签字日期:浮沙,,年日—《场’、伊’本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和签字日期:≯...年签字日期:年莎’月奶一邮编:日’扩
摘要阳极氧化法生长的纳米管阵列在光催化、太阳能电池、传感器、自清洁材料等方面都有很高的应用价值,而且由于原材料储量丰富、成本低、制备工艺简单等特点,已经引起国内外研究者的高度重视。然而目前对其生长机理尚缺乏深入细致和统一的认识,因而难以实现高光电转化效率纳米管阵列的制备和应用。本论文吸取了已有的阳极氧化纳米管阵列制备的经验,结合对其生长规律的认识,合理控制阳极氧化工艺和电解液体系,制备出一系列形貌可控、高度有序的纳米管阵列。在此基础上提出阳极氧化法纳米管阵列层进式つP停沂玖搜艏趸疶擅管阵列的生长进程和规律,以期指导纳米管阵列的理论研究和实验工作。论文主要内容可以概括为以下几个方面:肏腿ダ胱铀凑仗寤萳:配制的抛光液在超声协助下对钛片抛光,处理后的钛片表面无氧化物残留且表面裂纹少。通过控制变量法研究了阳极氧化工艺、电解液成分等因素对管形貌的影响,在低离子浓度或低离子迁移率的电解液中阳极氧化得到的纳米管管外径较均匀、节分布较密、内径从管口到管底逐渐减小、阵列表面平整度差、管可以长的很长;而在高离子浓度或高离子迁移率的电解液中阳极氧化得到的纳米管管外径不均匀、管间距较大、节分布较稀疏、内径均匀、阵列表面平整度高、管长较小。米灾频母呔ǘ取⒍嗔砍獭⒊淌奔浼涓舻缌鳎奔浼锹家鞘迪至硕匝极氧化电极电流的实时记录和阳极氧化过程控制。,,。电流初始锐降跏佳趸阈纬阶段曲线拟合结果发现,无搅拌时,;加上搅拌后,。械两个指数式说明影响电流变化因素除了初始氧化层的形成之外还有其他方面的“
原因,比如氧化层迅速形成造成周围离子的迅速减少从而导致电流变化。赥擅坠苷罅械暮笃诖矸矫妫饕Q芯苛送嘶鹞露榷匝返耐观、形貌、微结构等方面的影响。还通过超声振动处理纳米管阵列,发现高功率超声振动会导致纳米管整体从钛基底上脱落,而低功率超声振动会去除纳米管阵列表面碎片残留物和较薄的管口部分,能清洁纳米管表面。低匙芙崃讼钟械难艏趸疶擅坠苷罅械纳つP停岷纤票秆品的扫描电镜⑼,首次提出阳极氧化纳米管阵列的“长模型。模型指出,初始氧化层形成后,由于电解液腐蚀和电场作用,其表面会随机分布一些击穿点,电解液通过第一层被击穿的微小孔洞渗入氧化层/金属界面,进而形成第二氧化层,第二氧化层比初始氧化层薄,随后也会被击穿,而击穿点位置和第一层是延续的,这样不断地一层一层往金属方向推进,各层延续的孔洞形成管内空腔,同层内孔洞间的氧化物在表面张力作用下分离,进而造成管的分离,相邻层间会留下未被拉断的“节刂蒲艏趸ひ蘸偷缃庖撼煞郑票噶朔瞎獯呋τ靡G蟮腡纳米管阵列,研究了不同形貌的以及退火处理后的纳米管的荧光特性和光催化性本论文工作的创新点:状我氤吧钊允鞠低炒竺婊段Ф栽ご眍哑蚑擅坠阵列的表面平整度进行表征,并尝试使用钛片真空退火、超声协助化学抛光等方法,有效改善了预处理钛片的表面平整度。米灾频母呔ǘ取⒍嗔砍獭⒊淌奔浼涓舻牡缌鳎奔浼锹家鞘迪至硕阳极氧化电极电流的实时记录和实验过程控制,,得到了与纳米管阵列形成有关的重要信息,并为合理解释本文提出的生长模型提供了重要依据。葱滦缘靥岢鲅艏趸疶擅坠苷罅衒住甃憬生长模型。并结合所制备样品的形貌特点和其他表征手段,对该模型进行了合理解释。关键词:阳极氧化:纳米管阵列;层进生长模型;光催化憬生能。阳极氧化纳米管阵列的制备、生长机理及光催化应用研究Ⅱ
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