1。2二氧化钛纳米管的制备方法

二氧化钛纳米管的制备方法有很多，其中模板法、水热合成法、浓碱处理法以及阳极氧 化法是比较常见的。下面将对这四种制备方法进行简单的介绍。

1。2。1模板法

模板法是指通过把纳米结构的基本构成单元组装在设计好的模板孔洞内，然后经过电化 学沉积等手段，让二氧化钛纳米管在模板外面生长，再将模板有选择性地除去或分解，从而 得到排列有序的二氧化钛纳米管的方法。李华基等[4]正是利用这种方法成功制备出了管径较 均匀的铈掺杂的二氧化钛纳米管。

1。2。2水热合成法

水热合成法又叫化学法，指在高温高压的条件下，在特制的封闭的反应容器中，高浓度 的碱液与二氧化钛纳米粒子进行一系列的化学反应，再通过粒子交换来制得纳米管的一种方 法。这种方法是无机纳米材料合成的重要手段，张振江等[5]正是利用这种方法制备出了结构 有序而且排列均匀的氮掺杂的二氧化钛纳米管。

1。2。3浓碱处理法

一般以有机钛等为钛源，先用浓的氢氧化钠进行水热处理，再用稀盐酸进行处理，最终 获得二氧化钛纳米管。浓碱处理法相对于模板法来说，其优势在于通过控制反应所需的条件 可以合成不同管径或氧化程度的二氧化钛纳米管。

1。2。4阳极氧化法

相比较前三种制备方法，在本实验中我们选用阳极氧化法来制备二氧化钛纳米管。因为 目前在科研领域，阳极氧化法是制备二氧化钛纳米管阵列的最常用也是最佳的方法。在阳极 氧化过程中，一般电解液选用氟化物，阳极选用纯的钛片，阴极选用惰性电极（通常采用铂 或者石墨作阴极），然后在电化学阳极氧化曲线测试系统中设置实验参数，通过采用自制的 阳极氧化装置进行阳极氧化。

Grimes 等[6]首次利用阳极氧化法制备出了孔道高度有序排列的二氧化钛纳米管。宁成云 等[7]通过对阳极氧化过程的实验参数进行考察，对影响二氧化钛纳米管阵列形貌和尺寸的实 验参数进行了研究，并成功制备出了一种新型的二氧化钛纳米管阵列。这种纳米管竹节状中 空，且底部封闭。文献综述

与其它制备方法相比较，阳极氧化法具有简单易操作、过程易控制、不需要高温和真空 条件等独一无二的优势，而且可以通过调节电解液组分、氧化时间等实验参数较为方便的实 现对纳米形貌和尺寸的有序控制。同时阳极氧化法成功的解决了二氧化钛的负载，增加了其 比表面积，增强了其光催化活性。故阳极氧化法是目前众多科研工作者都普遍采用的方法。 但采用阳极氧化法来制备二氧化钛纳米管的最佳合成参数还处于不断地探索中。

1。3二氧化钛纳米管形成机理的介绍

通过阳极氧化法得到的二氧化钛纳米管是一种无机光敏半导体材料，在太阳能电池及生 物医学等领域具有广泛的应用前景。因此利用阳极氧化法来制备二氧化钛纳米管的形成机理 受到研究者们的广泛关注，关于形成机理的研究介绍更是层出不穷。传统的二氧化钛纳米管 形成理论主要有酸性场致溶解理论、等电场强度模型、阻挡层击穿成孔理论、离子迁移理论 模型、分层合成物理论模型等。但这些理论都有一定的局限性，无法完全符合的说明二氧化 钛纳米管的形成过程。近十几年来受到众多研究者广泛关注研究议论的一个新型理论是氧气 气泡模具理论。下面将主要对酸性场致溶解理论和氧气气泡模具理论进行介绍。

1。3。1酸性场致溶解理论

目前关于利用阳极氧化法制备出二氧化钛纳米管的形成理论中，被普遍接受的就是酸性 场致溶解理论（Acidic field-assisted dissolution，AFAD），此理论认为，二氧化钛纳米管的生 长过程主要分三个阶段：（1）阻挡层的形成阶段；（2）多孔层的初始生成阶段；（3）多孔 氧化膜的稳定生长阶段。图 1。1 是二氧化钛纳米管形成过程示意图。第一阶段：钛基体在较 大电流下由于场致溶解作用变成 Ti4+，与水电解电离产生的 O2-反应生成初始氧化物 TiO2（即 阻挡层），见图 1。1a。第二阶段：当氧化物快速生长到一定厚度时，氧化物继续增长的同时 Ti4+和 F-结合生成可溶性的[TiF6]2-，使阻挡层表面开始出现裂纹裂缝、沟槽等，使氧化物表面来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-