摘要TiO2纳米管自从被发现以来就受到广泛关注，它们在太阳能电池方面的广泛应用，引起了人们对其生长机理和制备方法的深入研究。本文首先阐述了现今对纳米管生长机理提出的各种学说，如场致助溶理论、粘性流动模型、等电场强度模型等，并分析了各种机理的优缺点。随后，本文分析研究了阳极氧化法制备TiO2纳米管生长过程中的各种影响因素，如阳极氧化温度、电解液种类、电解液中聚乙二醇浓度及NH4F的浓度。本文认为在阳极氧化法制备多孔Al2O3过程中提出的“氧气气泡模具”也适用于解释TiO2纳米管的生长过程，并用此阳极氧化机理解释了影响TiO2纳米管生长的各种因素，为TiO2纳米管生长机理的研究提供了一个全新的视角。68587

毕业论文关键词  TiO2纳米管  阳极氧化  生长机理  氧气气泡模具 

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title  The research on formation mechanism of TiO2 nanotubes in PEG solution

Abstract

TiO2 nanotubes has received wide attention since them has been found . Researchers of all the world have devoted themselves to the fabrication and mechanism of nanotubes because of their extensive use on solar cells .This article introduces different kinds of theories which have been put forward to explain growth of nanotubes ,such as High-field regime, Flow mechanism and Electric field intensity model .Also , the advantages and disadvantages of those mechanisms have been analysed. “Oxygen bubbles mould ”  has been put forward to explain growth of Al2O3 , the author thinks the mechanism is also be appropriate for growth of TiO2 nanotubes by research on different effects of the growth of nanotubes ,which are temperature, type of electrolyte, concentration of polyethylene glycol and NH4F. Furthermore , this paper provides the theoretical evidence for the various effects of the growth of nanotubes ,which provides a new perspective for research on the growth of TiO2  nanotubes .

Keywords  TiO2 nanotubes  Anodic oxidation  Mechanism  Oxygen bubbles mould 

目   次

1  绪论 1

1.1  课题背景及研究意义 1

1.2  “场致助溶”(FAD)理论·· 1

1.3  粘性流动模型 3

1.4  等电场强度模型 3

1.5  氧气气泡模具 6

1.6  本文的主要研究目的及研究内容 6

2  TiO2纳米管的阳极氧化制备的实验部分 7

2.1  实验试剂与设备 7

2.2  钛片的预处理工艺 8

2.3  TiO2纳米管的阳极氧化制备 8

3  实验结果和讨论·· 10

3.1  阳极氧化温度对TiO2纳米管形成过程的影响· 10

3.2  电解液种类对TiO2纳米管形成过程的影响· 17

3.3  聚乙二醇浓度对TiO2纳米管形成过程的影响· 20

3.4  NH4F浓度不同对TiO2纳米管形成过程的影响·· 21

结论 24

致谢 26

参考文献 27

1  绪论

1.1  课题背景及研究意义

TiO2是一种通用材料，可以有许多种应用，包括油漆，食品，生物医药，光催化，水的光分解，防晒霜，光敏材料，染料敏化太阳能电池和气敏化太阳能电池[1]等。最近几年，二氧化钛纳米材料的独特的结构性能吸引了研究者们对此进行了大量的研究，其制备的主要方法包括了阳极氧化，液—气，热溶液和水蒸气沉积技术等。在研究制备方法的同时，也一直有专家学者在研究其生长机理，提出了多种理论模型，其中包括经典的“场致助溶”理论和在此基础上提出的各种学说，例如：Skeldon等[2]和Garcia-Vergara等[3]提出的粘性流动模型,Su等[4]提出的等电场强度模型。然而，由于TiO2纳米孔道结构复杂且多样，对其生长机理和自组织过程还没有比较统一的认识，也正如周保学等学者所述，至今所提出的各种模型或机理，尚无一种能够完美解释TiO2有序多孔结构的形成[5]。