自1999年Zwilling[10]第一次在含F-电解液中用阳极氧化法制备出多孔阳极氧化钛纳米管以来，便引来了国内外学者极大的研究兴趣，比如在2010年王道爱等全面综述了TiO2纳米管的各种制备方法，重点讨论了阳极氧化法对多孔阳极氧化钛纳米管纳米结构的可控生长；2011年李欢欢等[11]也综述了多孔阳极氧化钛纳米管的发展历程，简述了其形成机理，探讨了电解液种类、pH值、氧化电压、氧化时间和氧化温度以及后处理方法等各个因素对多孔阳极氧化钛纳米管结构的影响，综述了利用TiO2纳米管组装染料敏化、量子点和本体异质结等太阳能电池所取得的进展。多孔阳极氧化钛纳米管在强调节约能源、提倡绿色环保的现代生活中将体现巨大的应用价值。正因为如此，多孔阳极氧化钛纳米管形成机理和光电性质的研究备受关注，纳米管道的起源及生长过程、自组织的物理、化学本质是什么、六方紧密堆积的成因、双壁式TiO2[12]、骨形管道[13]、竹节式管道等一系列的问题亟待进一步的研究和解决[14]。而且为了进一步优化TiO2纳米管的性能，促进其在光催化和太阳能电池领域的应用，就更需要更加深入地研究它的形成机理。

1.2  PATNT机理的国内外的研究现状

1.3  存在的主要问题

尽管有很多理论，但是它们都不能很好的解决纳米管的全部物理、化学性质。它们都各自具有局限性：

酸性场致溶解理论的局限性：只有化学过程是纳米管形成的关键，其实阳极氧化和溶解过程同样重要，且此理论认为只能在含F-的酸性电解液中才能制备出TiO2纳米管，事实上，有研究证明在不含F-的电解液中也能制备出TiO2纳米管[19-21]；体积膨胀理论：它对纳米管间隙、管状结构的成因做出了解释，但是却没有解释纳米孔道的起源、发展过程和六方晶胞的成因；等强度模型：它可以很好地解释纳米管半球形孔底的形成原因以及六方紧密堆积方式，但他是建立在管壁上电场强度处处相等的前提下的，这有待考证。

要实现这类多孔阳极氧化物纳米孔道和结构的调控，对阳极氧化过程基础理论和纳米孔道形成本质的深入研究是十分必要的。但由于阳极氧化膜是多学科(化学、物理化学、材料学、金属腐蚀与防护、凝聚态物理、物理电子学等)交叉的研究领域，同时由于电化学反应是在外加电源下进行，阳极氧化物纳米孔道的形成过程无法用原位的表征技术进行动态跟踪研究,因此，尽管多孔阳极氧化物形成机理被广泛研究，仍然还有一些问题尚待解决。

1.4  本文的研究目标和研究内容

1.4.1  研究目标：

（1）熟悉多孔阳极氧化钛纳米管的制备方法；

（2）研究不同工艺条件下（氧化电压、时间、温度等因素）对多孔阳极氧化钛纳米管的微观形貌，探讨其形成和击穿机制；

（3）在前人的基础上，概括总结多孔阳极氧化钛纳米管的形成机理或针对性地提出新的理论，并通过各项试验加以证实。

1.4.2  研究内容：文献综述

（1）配置不同的有机电解液，对比氧化钛纳米管的生长过程，着重研究有机电解液中、含有聚乙二醇的电解液对纳米管形貌结构的影响；

（2）在不同的有机电解液中制备出氧化钛纳米管，用SEM表征其形貌，进而探讨研究不同电解液中氧化钛纳米管的形成过程的差异；

 2  钛的阳极氧化

2.1  实验原料和实验设备

本文实验中所使用的药品如表2.1所示：

表2.1主要实验药品及生产厂家

编号 药品名称