水熱法制備TiO2納米管陣列

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)第30卷第1期催化學(xué)報(bào)2009年1月V01．30No．1ChineseJournalofCatalysisJanuary2009文章編號(hào)：0253．9837(2009)01—0037．06水熱法制備Ti02納米管陣列李綱，劉中清，張昭，顏欣(四JII大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，四川成都610065)研究論文：37～42摘要：在(NI-h)2TiF6的水溶液中，以鋁基陽(yáng)極氧化鋁膜為模板，采用水熱法制備了Ti02納米管陣列．采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、X射線能量色散譜及X射線光電子能譜對(duì)所得納米管陣列進(jìn)行了表征，并探討了其形成機(jī)制．結(jié)果表明．控制水熱處理時(shí)間對(duì)制備形貌規(guī)整的納米管陣列至關(guān)重要，較

2、佳的水熱處理時(shí)間為90rain．采用本方法制備的納米管陣列具有特殊的形貌，即表面的連續(xù)多孔結(jié)構(gòu)和斷面的不連續(xù)、分離的管狀特征．這種特殊形貌的形成是由于[TiF6]2與陽(yáng)極氧化鋁模板的表面和斷面具有不同的反應(yīng)速率，水解產(chǎn)物優(yōu)先在陽(yáng)極氧化鋁模板的表面沉積所致．關(guān)鍵詞：二氧化鈦；納米管陣列；水熱反應(yīng)；陽(yáng)極氧化鋁模板；形成機(jī)理中圖分類號(hào)：0643文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：APreparationofTitaniaNanotubeArraysbytheHydrothermalMethodLIGang，LIUZhongqing+，ZHANGZhao’，YANXin(SchoolofChemicalEngin

3、eering，SichuanUniversity，Chengdu610065，Sichuan，China)Abstract：Ti02nanotubearrayswerepreparedbyhydrothermalsynthesisusingammoniumhexafluorotitanateasdepositionsolutionandanodicaluminumoxideattachedtoaluminumsubstrateastemplate．Fieldemissionscanningelectronmicroscopy，energydisper—siveX—rayspectr

4、oscopy，andX—rayphotoelectronspectroscopywereusedtocharacterizetheas-preparednanotubearrays，andthefor—marionmechanismofthenanotubearrayswasdiscussed．Theresultsindicatethathydrothermaltreatmenttimehasanimportantin—fluenceontheformationofnanotubearrayswithahomogenousmorphology。andtheoptimumreacti

5、ontimeis90minundertheex—perimentalconditions．ThetitaniananotubearrayspreparedbythismethodexhibitanespeciaImorphology，thatis，acontinuousporoussurfaceanddiscretetubularcross-sectionstructure．Theformationofsuchanespecialmorphologyisattributedtoprefe!rentialdepositionofthehydrolysisproductonthesur

6、faceofthetemplate，whichiscausedbythedifferentreactionratewhen[TiF6]2。re—actswiththesurfaceandthecross-sectionofthetemplate．Keywords：titania；nanotuhearrays；hydrothermalreaction；anodicaluminumoxidetemplate；formationmechanism作為一種重要的無(wú)機(jī)功能材料，Ti02在光催化[1，引、太陽(yáng)能電池[3，4

7、、鋰離子電池[5]和氣體傳感器【6．7J等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景．與以

8、粉體、薄膜或無(wú)序納米管等形式存在的Ti02相比，Ti02納米管陣列具有更大的比表面積、獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)特性以及有利于電子或空穴傳輸?shù)膸缀翁卣鳎赏@著提高其光催化性能及光電轉(zhuǎn)換效率．目前，制備Ti02納米管陣列的方法主要有電化學(xué)陽(yáng)極氧化法[卜10]和溶膠．凝膠模板法[11，12]等．電化學(xué)陽(yáng)極氧化法操作簡(jiǎn)單，但在含氟無(wú)機(jī)電解液中制備的納米管較短，大大限制了其應(yīng)用范圍；盡管在含氟的有機(jī)電解質(zhì)體系中能制備出較長(zhǎng)的納米管陣列，但制備過(guò)程比較耗時(shí)．溶膠．凝膠模板法適用性廣，可