CN100582315C - 利用多步阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管阵列薄膜的方法 - Google Patents

利用多步阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管阵列薄膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用多步阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管阵列薄膜的方法。该方法是以磷酸、氢氟酸、氟化铵、甘油、去离子水等为主要原料，分别配制成水基电解液和有机电解液，通过将钛箔片与铂片构成的两电极系统在水基电解液和有机电解液中反复进行阳极氧化，最后在钛箔片上生长出具有梯度结构的TiO2纳米管阵列薄膜材料。该方法适用于制造各种光电化学器件，在光能利用、绿色能源开发、污水处理等工业领域有着广泛的应用前景。

Description

利用多步阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管阵列薄膜的方法
技术领域
本发明涉及一种制备纳米管阵列薄膜的方法，特别是涉及一种利用多步阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管阵列薄膜的方法。
背景技术
与其他形态纳米TiO2材料相比，TiO2纳米管阵列薄膜具有形貌规整，比表面积大，易于回收，再生性好等特点，因此TiO2纳米管阵列薄膜在光催化、光电化学及超亲水性等方面的性能明显优于其相应的材料，特别在染料敏化太阳能电池，光催化剂及自洁材料等领域具有广阔的市场应用前景。另一方面，TiO2纳米管的制备技术已经经过了一段时间的发展，形成了各种制备方法，包括水热合成法、模板合成法、电化学沉积法、溶胶-凝胶法和阳极氧化法等。其中阳极氧化法是一种操作简单，对设备要求不苛刻，实验条件控制简便的常用的制备方法。用这种方法制备出的TiO2纳米管阵列薄膜具有比表面积大，纳米管排列规整，管径及管长可控的特点，是制备TiO2纳米管阵列薄膜的理想方法。
传统的阳极氧化法是将“阀金属”基片与对电极构成两电极系统，在一定的电压下生成纳米管阵列薄膜的，是一种单步的阳极氧化法。这种单步阳极氧化法是通过选择特殊的电解液以及控制阳极氧化条件等制备出形貌不同的纳米管阵列薄膜。如中国专利CN 101016637A(公开日2007年8月15日)公开了一种“用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列薄膜的方法”，该方法是以二甲基甲酰胺和氢氟酸为主要原料配制成有机电解液，通过阳极氧化反应在钛箔片上生长出TiO2纳米管阵列薄膜。具有优良形貌的纳米管阵列薄膜的应用价值要远高于一般纳米管阵列薄膜。
但传统的单步阳极氧化法也存在着以下几点不足：(1)在单一电解液中合成纳米管阵列薄膜的形貌受到电解液本身属性的影响，电解液不改变，很难合成出梯度纳米管阵列薄膜；(2)使用单步阳极氧化时，其应用的电化学条件是固定的，很难在固定的电化学条件下合成出梯度纳米管阵列薄膜。因此传统的单步阳极氧化法并不适合制备梯度纳米管阵列薄膜。到目前为止在“阀金属”单质基片上制备出具有梯度特点的纳米管阵列薄膜未见文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用多步阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管阵列薄膜的方法。
本发明所提供的一种利用多步阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管阵列薄膜的方法，包括以下步骤：
(1)钛箔片的预处理
采用高纯钛箔片为基板，分别用400目、600目、800目、1000目以及1200目SiC砂纸打磨，再用0.05μm的Al2O3抛光至镜面亮度，将抛光后的钛箔片先后放入丙酮和去离子水中超声清洗10分钟，烘干后备用；
(2)电解液的制备
水基电解液的配制：将磷酸与去离子水混合配制成摩尔浓度为0.1～10摩尔/升的磷酸溶液，然后将氢氟酸加入到上述磷酸溶液中，配制成含有氢氟酸质量百分数为0.1～10％的水基电解液，
有机电解液的配制：将氟化铵加入到甘油中，配制成含有氟化铵质量百分数为0.1～10％的有机电解液；
(3)多步阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管阵列薄膜
A.首步阳极氧化：于室温条件下，在10～30伏特的恒压下，将预处理后的钛箔片与铂片构成两电极系统放入到水基电解液中进行阳极氧化0.5～5小时，将阳极氧化后的钛箔片用去离子水清洗后干燥；
B.二步阳极氧化：将步骤A得到的钛箔片再次与铂片构成两电极系统放入到有机电解液中，在10～40伏特的恒压下进行阳极氧化1～30小时，将阳极氧化后的钛箔片用无水乙醇和去离子水清洗后干燥；
C.多步阳极氧化：继续重复步骤A和步骤B，得到梯度TiO2纳米管阵列薄膜。如图1所示。
本发明方法与传统的单步阳极氧化法相比，具有以下有益效果：
1.多步阳极氧化方法属于电化学反应方法，其特点是低能耗，在反应过程中不会产生对环境有污染的物质，是一种环保型绿色方法；
2.分别在不同电解液中进行多步阳极氧化反应可以制备出兼具单独在这些电解液中制备出的TiO2纳米管阵列薄膜的特点；
3.工艺简便，操作简单，适宜大规模生产；
4.利用此方法可以制备出管长度长、管径大、排列规整且比表面积大的梯度TiO2纳米管阵列薄膜。
附图说明
图1是具有梯度结构的TiO2纳米管阵列薄膜图。
具体实施方式
实施例一
1.将钛箔片分别用400目、600目、800目、1000目以及1200目SiC砂纸打磨，再用0.05μm的Al2O3抛光至镜面亮度，将抛光后的钛箔片先后放入丙酮和去离子水中超声清洗10分钟，烘干后备用；
2.将12毫升磷酸加入到136毫升去离子水中，并在磁力搅拌下混合均匀，配制成1摩尔/升的磷酸溶液，然后将10毫升氢氟酸加入到上述磷酸溶液中，继续在磁力搅拌下混合均匀，配制成含有氢氟酸质量百分数为2％的水基电解液；
3.将3.015克氟化铵加入到60克甘油中，在磁力搅拌下混合至氟化铵完全溶解，配制成含有氟化铵质量百分数为5％的有机电解液；
4.室温条件下，将预处理后的钛箔片与铂片构成两电极系统放入到2％的水基电解液中，在25伏特的恒压条件下进行阳极氧化0.5小时，将阳极氧化后的钛箔片用去离子水清洗后烘干；
5.将步骤4得到的样品与铂片构成两电极系统放入到5％的有机电解液中，在25伏特的恒压条件下进行阳极氧化5小时，将阳极氧化后的钛箔片用无水乙醇和去离子水清洗后烘干；
6.继续重复步骤4和5，最后得到梯度TiO2纳米管阵列薄膜。TiO2纳米管阵列薄膜的管长可达3微米，管径达120纳米且排列规整，如图1所示。
实施例二
1.将钛箔片分别用400目、600目、800目、1000目以及1200目SiC砂纸打磨，再用0.05μm的Al2O3抛光至镜面亮度，将抛光后的钛箔片先后放入丙酮和去离子水中超声清洗10分钟，烘干后备用；
2.将12毫升磷酸加入到136毫升去离子水中并在磁力搅拌下混合均匀，配制成1摩尔/升的磷酸溶液，然后将25毫升氢氟酸加入到上述磷酸溶液中，继续在磁力搅拌下混合均匀，配制成含有氢氟酸质量百分数为5％的水基电解液；
3.将0.63克氟化铵加入到60克甘油中，在磁力搅拌下混合至氟化铵完全溶解，配制成含有氟化铵质量百分数为1％的有机电解液；
4.室温条件下，将预处理后的钛箔片与铂片构成两电极系统放入到5％的水基电解液中，在25伏特的恒压条件下进行阳极氧化1小时，将阳极氧化后的钛箔片用去离子水清洗后烘干；
5.将步骤4得到的样品与铂片构成两电极系统放入到1％的有机电解液中，在25伏特的恒压条件下进行阳极氧化10小时，将阳极氧化后的钛箔片用无水乙醇和去离子水清洗后烘干；
6.继续重复步骤4和5，最后得到梯度TiO2纳米管阵列薄膜。TiO2纳米管阵列薄膜的管长可达3微米，管径达120纳米且排列规整，如图1所示。

Claims (2)

1.一种利用多步阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管阵列薄膜的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)钛箔片的预处理
采用高纯钛箔片为基板，分别用400目、600目、800目、1000目以及1200目SiC砂纸打磨，再用0.05μm的Al2O3抛光至镜面亮度，将抛光后的钛箔片先后放入丙酮和去离子水中超声清洗10分钟，烘干后备用；
(2)电解液的制备
水基电解液的配制：将磷酸与去离子水混合配制成摩尔浓度为0.1～10摩尔/升的磷酸溶液，然后将氢氟酸加入到上述磷酸溶液中，配制成含有氢氟酸质量百分数为0.1～10％的水基电解液，
有机电解液的配制：将氟化铵加入到甘油中，配制成含有氟化铵质量百分数为0.1～10％的有机电解液；
(3)多步阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管阵列薄膜
A.首步阳极氧化：于室温条件下，在10～30伏特的恒压下，将预处理后的钛箔片与铂片构成两电极系统放入到水基电解液中进行阳极氧化0.5～5小时，将阳极氧化后的钛箔片用去离子水清洗后干燥；
B.二步阳极氧化：将步骤A得到的钛箔片再次与铂片构成两电极系统放入到有机电解液中，在10～40伏特的恒压下进行阳极氧化1～30小时，将阳极氧化后的钛箔片用无水乙醇和去离子水清洗后干燥；
C.多步阳极氧化：继续重复步骤A和步骤B，得到梯度TiO2纳米管阵列薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所得到的TiO2纳米管阵列薄膜具有梯度结构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101660189B (zh) * 2008-08-28 2011-02-09 中国科学院合肥物质科学研究院 分枝可控的二氧化钛纳米管阵列薄膜及其制备方法
CN101748467B (zh) * 2010-01-05 2011-06-15 北京大学 一种双通氧化钛纳米管阵列的制备方法
CN102211787A (zh) * 2010-04-08 2011-10-12 中国科学院合肥物质科学研究院 管间独立、有序的二氧化钛纳米管阵列的制备方法
CN101871118B (zh) * 2010-06-30 2011-09-14 四川大学 一种在医用钛表面制备具有多级孔结构二氧化钛层的方法
CN102677121A (zh) * 2012-03-31 2012-09-19 四川大学 一步阳极氧化法在医用钛表面制备多级孔结构层
CN102776543B (zh) * 2012-05-07 2015-07-15 中国科学院合肥物质科学研究院 一种大面积表面光滑无裂缝的阳极氧化二氧化钛纳米管阵列的制备方法
CN102953110B (zh) * 2012-10-16 2015-04-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种二氧化钛芯/壳纳米电缆阵列的制备方法
CN104934496A (zh) * 2015-04-29 2015-09-23 宁波工程学院 高效响应二氧化钛纳米管阵列紫外光电探测器及制备方法
CN104882288B (zh) * 2015-05-06 2018-02-09 同济大学 一种具有高度周期性Ti‑Fe合金氧化物光子晶体电极的制备方法
CN105154955B (zh) * 2015-09-14 2018-04-24 中国科学院合肥物质科学研究院 周期可调的周期层状结构TiO2纳米管阵列薄膜及其制备方法
CN106245093B (zh) * 2016-08-31 2019-01-22 昆明市口腔医院 种植材料表面经二次阳极和扩孔的种植体纳米管阵列的制备方法及表面亲水性
CN107569716B (zh) * 2017-04-26 2020-10-20 温州医科大学附属口腔医院 一种钛种植体表面pH响应药物控释涂层的制备方法
CN108273486B (zh) * 2018-01-10 2020-06-26 东北石油大学 一种碳纳米管/二次阳极氧化TiO2纳米管光催化剂材料及其制备方法和应用
CN108486630B (zh) * 2018-03-02 2019-11-08 昆明理工大学 一种彩色氧化钛膜的制备方法
CN108707947B (zh) * 2018-05-21 2020-12-18 中国科学院兰州化学物理研究所 医用钛材料表面氧化强化方法
CN111701588A (zh) * 2020-05-08 2020-09-25 昆明理工大学 一种贵金属纳米多孔材料及其制备方法和应用
CN113603502A (zh) * 2021-08-19 2021-11-05 安徽紫朔环境工程技术有限公司 陶瓷纤维滤管成型工艺
CN114214692B (zh) * 2021-08-31 2023-05-16 西比里电机技术(苏州)有限公司 电极总成

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