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摘要TiO2纳米管（TNTAs）由于其优异的半导体性能应用于不同领域，在过去的十多年里一直受到广泛关注。本文首先阐述了目前流行的纳米管的生长机理，但这些机理都有一定的缺陷，都不能完美地解释多孔形貌与阳极氧化参数之间的关系。电解液种类、氧化次数和预处理方法等因素都将大大影响TNTAs的结构，本文重点研究不同因素对TNTAs形成过程的影响。本文突破纳米管形成的传统理论，对阳极氧化曲线给出了一个新颖而具有说服力的解释。以实验事实为基础，将“氧气气泡模具”与基于离子电流和电子电流的模型相结合，成功分析了各种因素产生的影响以及纳米管上肋骨的形成。26977
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关键词 TiO2纳米管 离子电流 电子电流 氧气气泡模具 肋骨
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Formation Mechanism of TiO2 Nanotube Arrays in PEG Solution
Abstract
TiO2 nanotube arrays（TNTAs） have attracted extensive interest, which is applied in various areas due to its excellent semiconducting. This article presents a brief review of the progress on formation mechanism of TNTAs. However, those mechanisms have some defects to a certain extent, which can not explain the relationship between parameters of anodization and porous morphology perfectly. Type of electrolyte, steps of anodization and whether being polished in advance can have remarkable effects on the structure of TNTAs. In this article, the factors that have impact on the growth of nanotube arrays are investigated. Breaking through the traditional formation mechanism of nanotube, this article proposes a novel and convincing explanation on the voltage-time curve. Based on experiments, combining “Oxygen bubbles mould” with a model based on ionic current and electronic current, effects on the growth of nanotube arrays that various factors have and the ribs around anodic TNTAs are successfully analyzed in this article.
Keywords TiO2 nanotube arrays Ionic current Electronic current Oxygen bubbles mould Ribs
目 次
1 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 多孔阳极氧化膜形成机理简要回顾 1
1.3 TNTAs的制备 6
1.4 研究内容 6
2 实验部分 8
2.1 实验试剂与设备 8
2.2 实验方案 9
2.3 分析表征方法 10
3 实验结果分析与讨论 12
3.1 预先是否抛光 12
3.2 氟化铵浓度 14
3.3 聚乙二醇含量 18
3.4 对比一次氧化和二次氧化 23
3.5 分析纳米管上肋骨的形成 27
结 论 31
致 谢 32
参考文献33
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
阳极氧化钛膜，其中TNTAs尤为典型，在过去几十年一直受到广泛的关注。许多电解液，无论水环境还是无水环境，无论含氟还是无氟，都可以用来生长氧化钛薄膜。TiO2是一种n型半导体，根据其半导体和优良的电荷转移性能，各种状态的TiO2已经广泛应用在能源和催化领域。最近的研究[1]表明，TNTAs相比许多其他形式的TiO2在光催化，气体传感器，光电解水等方面具有更好的性能。例如，TNTAs既是光电分解水的高效催化剂，也是许多有害有机物的分解催化剂，而且管状氧化钛提供了更加优化的几何结构——管壁有相对更短的载流子的扩散路径，所以其催化效率更高。此外TNTAs由于其许多优越的性能而被应用在许多前沿领域上，如太阳能电池，氢检测，生物医学和材料生长的模板研发。总而言之，关于TNTAs的制备与应用研究的文献至今仍层出不穷，然而对形成机理的研究相对较少，正如周保学等指出，能够完美地解释有序多孔结构的机理尚未提出，也就是对于纳米孔道的产生机理和自组织过程仍无统一的认识[2]。
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