CN102247828A - 一种氢化处理的TiO2纳米管阵列及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢化处理的TiO2纳米管阵列，该氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的1％～30％，其中n为不大于3的正整数；所述氢化处理的TiO2纳米管阵列的颜色为黑色或墨绿色，电导率为0.01S·cm-1～8.9S·cm-1。本发明还公开了该TiO2纳米管阵列的制备方法，该方法采用电解氧化制备TiO2纳米管阵列，然后再对制备的TiO2纳米管阵列进行氢化热处理，得到氢化处理的TiO2纳米管阵列。本发明的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力且导电性能得到明显提高，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种氢化处理的TiO2纳米管阵列及其制备方法。
背景技术
半导体利用太阳光及红外光进行光解水制氢及分解水中污染物的能力引起了众多国家的重视，但是由于光生电子与空穴的复合速率过快而限制了半导体在光催化领域的应用。TiO2纳米粉体，特别是TiO2纳米管阵列由于具有巨大的比表面积，可促进表面反应的迅速进行，因此作为一种半导体催化剂被广泛的应用于以利用太阳能为基础的清洁能源和环境领域中。目前为了提高TiO2纳米材料利用太阳能，特别是利用可见光的效率，众多的学者开展了金属或非金属掺杂的研究。通过掺杂，在某种程度上提高了TiO2纳米材料利用可见光的效率。就目前而言，氮掺杂TiO2纳米材料展示出最大的可见光响应能力，但是其利用可见光及红外光的能力明显不足。此外，未经热处理或经传统技术热处理获得的TiO2纳米材料的导电性能差，因此限制了TiO2纳米材料在电化学领域中的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种具有优良的利用可见光及红外光能力且导电性能得到明显提高的TiO2纳米管阵列。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种氢化处理的TiO2纳米管阵列，其特征在于，该氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的1％～30％，其中n为不大于3的正整数；所述氢化处理的TiO2纳米管阵列的颜色为黑色或墨绿色，电导率为0.01S·cm-1～8.9S·cm-1。
上述的一种氢化处理的TiO2纳米管阵列，所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的3％～20％。
上述的一种氢化处理的TiO2纳米管阵列，所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的8％～15％。
上述的一种氢化处理的TiO2纳米管阵列，所述氢化处理的TiO2纳米管阵列为掺杂或非掺杂TiO2纳米管阵列，所述掺杂TiO2纳米管阵列中的掺杂物为Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的一种、两种或三种。
本发明还提供了一种氢化处理的TiO2纳米管阵列的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将厚度为100μm～300μm的金属片机械加工成面积为1cm2～80cm2的方形片或圆形片，接着将加工后的金属片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后依次用丙酮、乙醇清洗干净，烘干待用；所述金属片为钛片或钛合金片，所述钛合金片中钛的质量百分含量为50％以上，所述钛合金片为二元钛合金片、三元钛合金片或四元钛合金片；
(2)将步骤(1)中烘干后的金属片作为阳极置于电解槽中，以铂片作为阴极，在电压为20V～150V，温度为10℃～70℃的条件下电解氧化7h～128h，然后将电解氧化后的金属片置于无水乙醇中超声振荡，得到与金属片分离的TiO2纳米管阵列；
(3)将步骤(2)中所述TiO2纳米管阵列在氢气气氛保护下，温度为200℃～1300℃的条件下热处理0.5h～50h，氢气的流量为2×10-2m3.min-1～9×10-2m3.min-1，得到氢化处理的TiO2纳米管阵列。
上述步骤(1)中所述二元钛合金片为TiNb合金片、TiTa合金片、TiZr合金片、TiFe合金片、TiV合金片或TiAl合金片。
上述步骤(1)中所述三元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的两种组成的三元钛合金片。
上述步骤(1)中所述四元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的三种组成的四元钛合金片。
上述步骤(2)中所述电解氧化的电解液中含有质量百分数为0.25％～1.25％的氟化铵，余量为混合溶剂，其中混合溶剂由乙二醇和去离子水按49∶1的体积比混合而成。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的原材料来源广泛、易得，制备过程简单。
2、本发明的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，未氢化处理的TiO2纳米管阵列光催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液需15h～30h，而本发明的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解相同体积和浓度的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
3、本发明的TiO2纳米管阵列具有明显的导电性能，扩大了其应用范围，不仅可作为电极载体应用于燃料电池行业，也可在掺杂铂后作为光阳极有效地利用可见光进行分解水制氢，太阳能向氢能转化的效率可达15％～24％。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
(1)将厚度为300μm的金属片机械加工成面积为20cm2的方形片，接着将加工后的金属片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后依次用丙酮、乙醇清洗干净，烘干待用；所述金属片为钛片；
(2)将步骤(1)中烘干后的金属片做为阳极置于电解槽中，在电压为70V，温度为30℃的条件下电解氧化72h，然后将电解氧化后的金属片置于无水乙醇中超声振荡，得到与基体分离的TiO2纳米管阵列；电解氧化的电解液中含有质量百分数为0.28％的氟化铵，余量为混合溶剂，其中混合溶剂由乙二醇和去离子水按49∶1的体积比混合而成；
(3)将步骤(2)中所述TiO2纳米管阵列在氢气气氛保护下，温度为300℃的条件下热处理50h，氢气的流量为2×10-2m3.min-1，得到氢化处理的TiO2纳米管阵列；所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的30％，其中n为不大于3的正整数，TiO2纳米管阵列的颜色为黑色，电导率为8.9S·cm-1，纳米管的孔径为100nm。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例2
本实施例与实施例1制备方法相同，其中不同之处在于：所用金属片为二元钛合金片、三元钛合金片或四元钛合金片，其中二元钛合金片为TiNb合金片、TiTa合金片、TiZr合金片、TiFe合金片、TiV合金片或TiAl合金片，三元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的两种组成的三元钛合金片，四元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的三种组成的四元钛合金片。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例3
(1)将厚度为100μm的金属片机械加工成面积为1cm2的圆形片，接着将加工后的金属片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后依次用丙酮、乙醇清洗干净，烘干待用；所述金属片为TiTa合金片，合金片中Ti的质量百分含量为80％；
(2)将步骤(1)中烘干后的金属片做为阳极置于电解槽中，在电压为20V，温度为70℃的条件下电解氧化7h，然后将电解氧化后的金属片置于无水乙醇中超声振荡，得到与基体分离的TiO2纳米管阵列；电解氧化的电解液中含有质量百分数为0.32％的氟化铵，余量为混合溶剂，其中混合溶剂由乙二醇和去离子水按49∶1的体积比混合而成；
(3)将步骤(2)中所述TiO2纳米管阵列在氢气气氛保护下，温度为200℃的条件下热处理25h，氢气的流量为3×10-2m3.min-1，得到氢化处理的TiO2纳米管阵列；所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的10％，其中n为不大于3的正整数，TiO2纳米管阵列的颜色为墨绿色，电导率为0.01S·cm-1，纳米管的孔径为13nm。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例4
本实施例与实施例3制备方法相同，其中不同之处在于：所用金属片为钛片或钛合金片，钛合金片为二元钛合金片、三元钛合金片或四元钛合金片，其中二元钛合金片为TiNb合金片、TiZr合金片、TiFe合金片、TiV合金片或TiAl合金片，三元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的两种组成的三元钛合金片，四元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的三种组成的四元钛合金片。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例5
(1)将厚度为200μm的金属片机械加工成面积为40cm2的方形片，接着将加工后的金属片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后依次用丙酮、乙醇清洗干净，烘干待用；所述金属片为TiZr合金片，合金片中Ti的质量百分含量为75％；
(2)将步骤(1)中烘干后的金属片做为阳极置于电解槽中，在电压为100V，温度为40℃的条件下电解氧化25h，然后将电解氧化后的金属片置于无水乙醇中超声振荡，得到与基体分离的TiO2纳米管阵列；电解氧化的电解液中含有质量百分数为0.53％的氟化铵，余量为混合溶剂，其中混合溶剂由乙二醇和去离子水按49∶1的体积比混合而成；
(3)将步骤(2)中所述TiO2纳米管阵列在氢气气氛保护下，温度为400℃的条件下热处理3h，氢气的流量为9×10-2m3.min-1，得到氢化处理的TiO2纳米管阵列；所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的1％，其中n为不大于3的正整数，TiO2纳米管阵列的颜色为黑色或墨绿色，电导率为8.0S·cm-1，纳米管的孔径为200nm。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例6
本实施例与实施例5制备方法相同，其中不同之处在于：所用金属片为钛片或钛合金片，钛合金片为二元钛合金片、三元钛合金片或四元钛合金片，其中二元钛合金片为TiNb合金片、TiTa合金片、TiFe合金片、TiV合金片或TiAl合金片，三元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的两种组成的三元钛合金片，四元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的三种组成的四元钛合金片。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例7
(1)将厚度为100μm的金属片机械加工成面积为16cm2的方形片，接着将加工后的金属片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后依次用丙酮、乙醇清洗干净，烘干待用；所述金属片为Ti-Zr-Nb合金片，合金片中Ti的质量百分含量为50％；
(2)将步骤(1)中烘干后的金属片做为阳极置于电解槽中，在电压为90V，温度为50℃的条件下电解氧化24h，然后将电解氧化后的金属片置于无水乙醇中超声振荡，得到与基体分离的TiO2纳米管阵列；电解氧化的电解液中含有质量百分数为0.25％的氟化铵，余量为混合溶剂，其中混合溶剂由乙二醇和去离子水按49∶1的体积比混合而成；
(3)将步骤(2)中所述TiO2纳米管阵列在氢气气氛保护下，温度为600℃的条件下热处理12h，氢气的流量为7×10-2m3min-1，得到氢化处理的TiO2纳米管阵列；所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的3％，其中n为不大于3的正整数，TiO2纳米管阵列的颜色为黑色或墨绿色，电导率为6.5S·cm-1，纳米管的孔径为150nm。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例8
本实施例与实施例7制备方法相同，其中不同之处在于：所用金属片为钛片或钛合金片，钛合金片为二元钛合金片、三元钛合金片或四元钛合金片，其中二元钛合金片为TiNb合金片、TiTa合金片、TiZr合金片、TiFe合金片、TiV合金片或TiAl合金片，三元钛合金片为Ti-Zr-Ta三元钛合金片、Ti-Zr-Fe三元钛合金片、Ti-Zr-Al三元钛合金片或Ti-Zr-V三元钛合金片，或者为Ti与Nb、Ta、Fe、Al和V中的两种组成的三元钛合金片，四元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的三种组成的四元钛合金片。
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实施例9
(1)将厚度为300μm的金属片机械加工成面积为80cm2的圆形片，接着将加工后的金属片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后依次用丙酮、乙醇清洗干净，烘干待用；所述金属片为Ti-Ta-Zr-Nb合金片，合金片中Ti的质量百分含量为60％；
(2)将步骤(1)中烘干后的金属片做为阳极置于电解槽中，在电压为150V，温度为10℃的条件下电解氧化128h，然后将电解氧化后的金属片置于无水乙醇中超声振荡，得到与基体分离的TiO2纳米管阵列；电解氧化的电解液中含有质量百分数为1.25％的氟化铵，余量为混合溶剂，其中混合溶剂由乙二醇和去离子水按49∶1的体积比混合而成；
(3)将步骤(2)中所述TiO2纳米管阵列在氢气气氛保护下，温度为1300℃的条件下热处理0.5h，氢气的流量为5×10-2m3.min-1，得到氢化处理的TiO2纳米管阵列；所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的15％，其中n为不大于3的正整数，TiO2纳米管阵列的颜色为黑色或墨绿色，电导率为1.0S·cm-1，纳米管的孔径为278nm。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例10
本实施例与实施例9制备方法相同，其中不同之处在于：所用金属片为钛片或钛合金片，钛合金片为二元钛合金片或三元钛合金片，其中二元钛合金片为TiNb合金片、TiTa合金片、TiZr合金片、TiFe合金片、TiV合金片或TiAl合金片，三元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的两种组成的三元钛合金片，四元钛合金片为Ti-Ta-Nb-Fe四元钛合金片、Ti-Ta-Nb-Al四元钛合金片、Ti-Ta-Nb-V四元钛合金片、Ti-Ta-Zr-Fe四元钛合金片、Ti-Ta-Zr-Al四元钛合金片、Ti-Ta-Zr-V四元钛合金片、Ti-Ta-Fe-Al四元钛合金片、Ti-Ta-Fe-V四元钛合金片或Ti-Ta-Al-V四元钛合金片，或者为Ti与Nb、Zr、Fe、Al和V中的三种组成的四元钛合金片。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例11
(1)将厚度为200μm的金属片机械加工成面积为40cm2的圆形片，接着将加工后的金属片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后依次用丙酮、乙醇清洗干净，烘干待用；所述金属片为Ti-Ta-Zr-Nb合金片，合金片中Ti的质量百分含量为90％；
(2)将步骤(1)中烘干后的金属片做为阳极置于电解槽中，在电压为120V，温度为60℃的条件下电解氧化120h，然后将电解氧化后的金属片置于无水乙醇中超声振荡，得到与基体分离的TiO2纳米管阵列；电解氧化的电解液中含有质量百分数为1％的氟化铵，余量为混合溶剂，其中混合溶剂由乙二醇和去离子水按49∶1的体积比混合而成；
(3)将步骤(2)中所述TiO2纳米管阵列在氢气气氛保护下，温度为1000℃的条件下热处理1h，氢气的流量为5×10-2m3.min-1，得到氢化处理的TiO2纳米管阵列；所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的8％，其中n为不大于3的正整数，TiO2纳米管阵列的颜色为黑色或墨绿色，电导率为0.2S·cm-1，纳米管的孔径为200nm。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例12
本实施例与实施例11制备方法相同，其中不同之处在于：所用金属片为钛片或钛合金片，钛合金片为二元钛合金片或三元钛合金片，其中二元钛合金片为TiNb合金片、TiTa合金片、TiZr合金片、TiFe合金片、TiV合金片或TiAl合金片，三元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的两种组成的三元钛合金片，四元钛合金片为Ti-Ta-Nb-Fe四元钛合金片、Ti-Ta-Nb-Al四元钛合金片、Ti-Ta-Nb-V四元钛合金片、Ti-Ta-Zr-Fe四元钛合金片、Ti-Ta-Zr-Al四元钛合金片、Ti-Ta-Zr-V四元钛合金片、Ti-Ta-Fe-Al四元钛合金片、Ti-Ta-Fe-V四元钛合金片或Ti-Ta-Al-V四元钛合金片，或者为Ti与Nb、Zr、Fe、Al和V中的三种组成的四元钛合金片。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例13
(1)将厚度为150μm的金属片机械加工成面积为60cm2的方形片，接着将加工后的金属片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后依次用丙酮、乙醇清洗干净，烘干待用；所述金属片为TiFe合金片，合金片中Ti的质量百分含量为50％；
(2)将步骤(1)中烘干后的金属片做为阳极置于电解槽中，在电压为100V，温度为40℃的条件下电解氧化50h，然后将电解氧化后的金属片置于无水乙醇中超声振荡，得到与基体分离的TiO2纳米管阵列；电解氧化的电解液中含有质量百分数为0.75％的氟化铵，余量为混合溶剂，其中混合溶剂由乙二醇和去离子水按49∶1的体积比混合而成；
(3)将步骤(2)中所述TiO2纳米管阵列在氢气气氛保护下，温度为400℃的条件下热处理3h，氢气的流量为9×10-2m3.min-1，得到氢化处理的TiO2纳米管阵列；所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的20％，其中n为不大于3的正整数，TiO2纳米管阵列的颜色为黑色或墨绿色，电导率为4.6S·cm-1，纳米管的孔径为250nm。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
实施例14
本实施例与实施例13制备方法相同，其中不同之处在于：所用金属片为钛片或钛合金片，钛合金片为二元钛合金片、三元钛合金片或四元钛合金片，其中二元钛合金片为TiNb合金片、TiTa合金片、TiZr合金片、TiV合金片或TiAl合金片，三元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的两种组成的三元钛合金片，四元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的三种组成的四元钛合金片。
本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列具有优良的利用可见光及红外光的能力，其光催化降解同种有机污染物的能力与未氢化处理的TiO2纳米管阵列相比有较大的提高，采用本实施例制备的氢化处理的TiO2纳米管阵列催化降解10毫升1×10-3Mol·L-1的甲基蓝溶液只需要8min～15min。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种氢化处理的TiO2纳米管阵列，其特征在于，该氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的1％～30％，其中n为不大于3的正整数；所述氢化处理的TiO2纳米管阵列的颜色为黑色或墨绿色，电导率为0.01S·cm-1～8.9S·cm-1。
2.根据权利要求1所述的一种氢化处理的TiO2纳米管阵列，其特征在于，所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的3％～20％。
3.根据权利要求2所述的一种氢化处理的TiO2纳米管阵列，其特征在于，所述氢化处理的TiO2纳米管阵列中Tin+占钛离子总数的8％～15％。
4.根据权利要求1所述的一种氢化处理的TiO2纳米管阵列，其特征在于，所述氢化处理的TiO2纳米管阵列为掺杂或非掺杂TiO2纳米管阵列，所述掺杂TiO2纳米管阵列中的掺杂物为Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的一种、两种或三种。
5.一种制备如权利要求1-4中任一权利要求所述氢化处理的TiO2纳米管阵列的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将厚度为100μm～300μm的金属片机械加工成面积为1cm2～80cm2的方形片或圆形片，接着将加工后的金属片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后依次用丙酮、乙醇清洗干净，烘干待用；所述金属片为钛片或钛合金片，所述钛合金片中钛的质量百分含量为50％以上，所述钛合金片为二元钛合金片、三元钛合金片或四元钛合金片；
(2)将步骤(1)中烘干后的金属片作为阳极置于电解槽中，以铂片作为阴极，在电压为20V～150V，温度为10℃～70℃的条件下电解氧化7h～128h，然后将电解氧化后的金属片置于无水乙醇中超声振荡，得到与金属片分离的TiO2纳米管阵列；
(3)将步骤(2)中所述TiO2纳米管阵列在氢气气氛保护下，温度为200℃～1300℃的条件下热处理0.5h～50h，氢气的流量为2×10-2m3.min-1～9×10-2m3.min-1，得到氢化处理的TiO2纳米管阵列。
6.根据权利要求5所述的一种氢化处理的TiO2纳米管阵列的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述二元钛合金片为TiNb合金片、TiTa合金片、TiZr合金片、TiFe合金片、TiV合金片或TiAl合金片。
7.根据权利要求5所述的一种氢化处理的TiO2纳米管阵列的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述三元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的两种组成的三元钛合金片。
8.根据权利要求5所述的一种氢化处理的TiO2纳米管阵列的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述四元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的三种组成的四元钛合金片。
9.根据权利要求5所述的一种氢化处理的TiO2纳米管阵列的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述电解氧化的电解液中含有质量百分数为0.25％～1.25％的氟化铵，余量为混合溶剂，其中混合溶剂由乙二醇和去离子水按49∶1的体积比混合而成。
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