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TiO2纳米管制备国内外研究现状

时间:2019-03-24 20:21来源:毕业论文
TiO2纳米管的制备方法随着国内外关于TiO2纳米管不断深入长足地研究,其制备方法也在不断地更新进展。如今,TiO2纳米管的制备技术主要有:水热法、模板合成法、阳极氧化法。 1)水热

TiO2纳米管的制备方法随着国内外关于TiO2纳米管不断深入长足地研究,其制备方法也在不断地更新进展。如今,TiO2纳米管的制备技术主要有:水热法、模板合成法、阳极氧化法。
1)水热法33927
    水热法在早期主要是用来制备TiO2纳米颗粒的,直到1998年,Kasuga等[8]使用该方法首次成功制备出了TiO2纳米管。该方法是把TiO2纳米粉置于碱性溶液环境,施以高温高压的条件下使其发生一连串的化学反应,然后通过离子交换、干燥、焙烧等后续处理的完善,最终制备出纳米管结构的TiO2。2004年,Wang等[9]对整个工艺过程进行了研究,他们认为整个过程中,在碱溶液中的反应是最关键的步骤,后面的工艺过程并不会对纳米管的结构产生影响。论文网
    水热法制备TiO2纳米管操作并不复杂、成本也相对低廉,适用于工业上的大规模推广。但该方法也有一定的缺陷,例如水热反应需要高温高压、并且反应时间长、难以制备较长的纳米管。近年来多使用微波辐射技术代替水热反应,这是该方法的一个工艺改进,改进后该方法比传统水热法更容易制备高性能的纳米管,降低了高性能纳米管对原料颗粒尺寸和晶相的要求[10]。除此之外,还发展出了使用超声辅助的水热法,用以制备超长的TiO2纳米管[11]。
2)模板合成法
    模板合成法是通过将TiO2填充到预先合成的适宜尺寸和结构的模板上,成型后去除模板即可得到与木板结构相同的TiO2纳米材料。TiO2纳米管主要的模板有序孔洞阵列氧化铝模板(AAO)和含有孔洞无序分布的高分子模板两种[12]。填充方法也多种多样,有溶胶-凝胶法、热沉积法等[13]。模板合成法的优点在于所制得的TiO2纳米管形态上严格规则有序,并且比较完整,且可以制备出各种特殊结构的纳米管。例如2005年,Fujikawa等[14]使用DNA双链作为模板,成功地制备出了DNA双链型的TiO2纳米管。但该方法难以制备长纳米管,并且从模板中分离纳米管的操作复杂,难度较大,再加上模板的合成工艺同样复杂,因此模板合成法不适用于工业上大规模生产。 源`自*六)维[论*文'网www.lwfree.cn
3)阳极氧化法
    将金属钛箔放入含氟离子的电解液中进行阳极氧化,就可以在钛表面生成竖直有序、分布规律的TiO2纳米管,此法称为阳极氧化法。该方法早期是主要用于制备氧化铝膜,2001年,Gong等[15]首次成功将该方法应用,成功制备出了TiO2纳米管阵列。与前面两种制备方法相比,阳极氧化法的亮点是:工艺简,成本低;纳米管管长增加并且可控制;纳米管分布更有序,均匀规律;纳米管阵列依附在钛基体,更便于电极方面的应用。
    在初期,阳极氧化法工艺很不成熟,所制备出的TiO2纳米管管径小、易破,从而很难控制管径管长,管壁也粗糙。近年来,众多科研队伍对阳极氧化法制备TiO2纳米管进行了大量的深入研究,得到了不错的突破,通过改变阳极氧化过程中的各参数来推测出影响TiO2纳米管形貌的不同因素,进而制备出具有良好形貌的纳米管。在2004年,赖跃坤等人研究了阳极氧化电压、温度、时间、电解液浓度对TiO2纳米管形貌及尺寸的影响,得出阳极氧化电压是影响纳米管形貌尺寸的关键,温度和电解液浓度则关系到纳米管阵列的生成速率[16]。在2005年,Ghicov等人[17]也报道了TiO2纳米管阵列的形貌受电化学条件的影响。2010年,宁成云等通过研究,进一步得出以下结论:施加阳极氧化电压越高,纳米管壁厚就越厚,管径也越大;电解液浓度越大,纳米管孔径越大,但壁厚会越薄;温度越高,管壁越薄;过高的电压及HF浓度都会造成纳米管破损塌陷,控制合适的电压及HF浓度,可制备出结构高度规律、排列有序的纳米管阵列[18]。 TiO2纳米管制备国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190324/31254.html
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