專利名稱：在含甲酰胺電解液中制備二氧化鈦納米管陣列的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于二氧化鈦納米管陣列制備技術(shù)領域，尤其是涉及一種在含甲酰胺電解液中制備二氧化鈦納米管陣列的方法。
背景技術(shù)：
TiO2納米管作為一種重要的無機功能材料，相比TiA納米粉末具有更大的比表面積和更強的吸附能力，因而表現(xiàn)出更高的氫敏感性、光電轉(zhuǎn)化效率和光催化性能，使其在氣敏傳感材料、太陽能電池、光催化等方面具有不可估量的潛在應用價值，吸引了各國科研工作者的廣泛關注，大量的文獻報道了有關T^2納米管制備及其應用方面的研究。目前TiA納米管的制備方法包括光電化學刻蝕、溶膠-凝膠、水熱法、模板法和陽極氧化法等，其中含氟電解液中的陽極氧化法可以簡便、有效的控制納米管的尺寸規(guī)格，是目前應用最廣泛的TW2納米管的制備方法。在TiA納米管的制備過程中，電解液成分、溶液PH值、氧化電壓和氧化時間是影響納米管長度主要因素。在含水電解液中，陽極氧化過程中水的解離是最初孔形成的關鍵因素。此外，氧化電壓也是影響孔大小的重要參數(shù)。這些因素雖然對管長、管徑有明顯的控制作用，但對壁厚的影響并不明顯。而科學家Paulose Maggie的研究表明TiO2納米管的壁厚在其氫敏應用方面具有重要的作用(Paulose M，et al，Nanotechnology 2006，17，398-402)。因此，如何制備特定壁厚的二氧化鈦納米管陣列是急需解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明針對現(xiàn)有的陽極氧化法制備的T^2納米管陣列的缺點，提供一種在電解液中添加甲酰胺進而改善壁厚問題的方法。該方法通過改變電解液中的成分含量可以有效的增加TiA納米管的壁厚。技術(shù)方案在含甲酰胺電解液中制備二氧化鈦納米管陣列的方法，制備步驟為 將鈦片表面用砂紙打磨，化學拋光液拋光，干燥備用；配制電解液溶質(zhì)為氟化物，含量為電解液總質(zhì)量的0. 3wt% 0. 8wt%，溶劑為甲酰胺水溶液，并加入醇類添加劑，其中醇類添加劑的含量為電解液總體積的50% 80%，甲酰胺的含量為不超過電解液總體積的 20% ；所述的氟化物為氟化銨；醇類添加劑為丙三醇使用兩電極系統(tǒng)電解池，將鈦片作為陽極，鉬片作為對電極，進行電化學陽極氧化，即可在鈦片表面生成一層TiO2納米管陣列膜。鈦片一面接觸電解液且接觸面積是固定的，兩電極之間的距離為km?；瘜W拋光液為體積比為HF HNO3 H2O = 1 3 5的溶液。超聲時間為30min 1. 5h。陽極氧化的控制電壓為5 30V。陽極氧化的時間為30min Mh。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點與單純的使用丙三醇和水的電解液相比，加入甲酰胺代替部分水后，限制了電解液中H+的濃度，降低了離子電導性，減弱了對納米管側(cè)壁的化學溶解，因而可以獲得較小孔徑和較厚的側(cè)壁。


圖1為本發(fā)明中實施例1制備的TiA納米管陣列的掃描電鏡照片，(a)為正面圖；圖2為本發(fā)明中實施例1制備的T^2納米管陣列的掃描電鏡照片，(b)為側(cè)面圖；圖3為本發(fā)明中實施例2制備的TiO2納米管陣列的掃描電鏡照片，(a)為正面圖；圖4為本發(fā)明中實施例2制備的TiO2納米管陣列的掃描電鏡照片，(b)為側(cè)面圖；圖5為本發(fā)明中所用的在鈦片單面制備T^2納米管陣列的電解池示意圖。其中1是電解池，2是螺紋旋鈕，3是導線，導線設于螺紋旋鈕內(nèi)，螺紋旋鈕做為電極載體對稱設于電解池上。
具體實施例方式以下實施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。實施例1鈦片(直徑為17mm，厚度0. 5mm)在陽極氧化前先用砂紙打磨到表面無劃痕，在混酸HF HNO3 H2O= 1 3 5(體積比)中浸泡5分鐘，用去離子水超聲清洗，氮氣干燥待用。在室溫下，用鉬片(純度99. 95%)作為對電極，取50mL含電解液，施加20V陽極電壓，在電解池中進行電化學陽極氧化池。取出樣品用去離子水沖洗，超聲清洗，干燥。電解液組成和實驗條件詳見表1。圖1 2為按照表1實施例1的條件制備的T^2納米管陣列。表 權(quán)利要求
1.在含甲酰胺電解液中制備二氧化鈦納米管陣列的方法，其特征在于制備步驟為a.將鈦片表面用砂紙打磨，化學拋光液拋光，干燥備用；b.配制電解液溶質(zhì)為氟化物，含量為電解液總質(zhì)量的0.3wt9TO. 8wt%，溶劑為甲酰胺水溶液，并加入醇類添加劑，其中醇類添加劑的含量為電解液總體積的509Γ80%，甲酰胺的含量為不超過電解液總體積的20% ；所述的氟化物為氟化銨；醇類添加劑為丙三醇；c.使用兩電極系統(tǒng)電解池，將鈦片作為陽極，鉬片作為對電極，進行電化學陽極氧化， 即可在鈦片表面生成一層T^2納米管陣列膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的在含甲酰胺電解液中制備二氧化鈦納米管陣列的方法，其特征在于鈦片一面接觸電解液且接觸面積是固定的，兩電極之間的距離為4cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的在含甲酰胺電解液中制備二氧化鈦納米管陣列的方法，其特征在于化學拋光液為體積比為HF:HN03:H20 = 1:3:5的溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的在含甲酰胺電解液中制備二氧化鈦納米管陣列的方法，其特征在于超聲時間為30mirTl.證。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的在含甲酰胺電解液中制備二氧化鈦納米管陣列的方法，其特征在于陽極氧化的控制電壓為5 30V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的在含甲酰胺電解液中制備二氧化鈦納米管陣列的方法，其特征在于陽極氧化的時間為30mirTMh。
全文摘要
在含甲酰胺電解液中制備二氧化鈦納米管陣列的方法，制備步驟為將鈦片表面用砂紙打磨，化學拋光液拋光，干燥備用；配制電解液溶質(zhì)為氟化物，含量為電解液總質(zhì)量的0.3wt%~0.8wt%，溶劑為甲酰胺水溶液，并加入醇類添加劑；使用兩電極系統(tǒng)電解池，將鈦片作為陽極，鉑片作為對電極，進行電化學陽極氧化，即可在鈦片表面生成一層TiO2納米管陣列膜。與單純的使用丙三醇和水的電解液相比，加入甲酰胺代替部分水后，限制了電解液中H+的濃度，降低了離子電導性，減弱了對納米管側(cè)壁的化學溶解，因而可以獲得較小孔徑和較厚的側(cè)壁。
文檔編號C25D11/26GK102220617SQ20111013843
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者劉曉瑞, 劉松琴, 朱文靜 申請人:東南大學