复合氧化物纳米结构的制备与性能研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要复合氧化物纳米结构的制备与性能研究摘要纳米氧化钛因其自身的优良性质被广泛用于光催化、光电转换、传感器等领域。通过阳极氧化可以在钛或钛合金表面形成氧化钛基复合纳米结构。本文首先系统研究了阳极氧化电压与合金元素对复合氧化物纳米结构的表面形貌与成分的影响，然后对各种复合氧化物纳米结构的热稳定性进行了深入地分析，最后探索了Ti-Al-V-O纳米结构的体外生物活性。实验结果表明：随着阳极氧化电压的升高，制备的纳米管管径变大、管长变长；合金元素有利于低电压下形成复合氧化物纳米管。对于Ti6Al4V合金氧化体系的

2、研究表明：Al元素有维持纳米管生长的作用；V元素溶解性较高所以不能维持纳米管的生长。通过对Ti35NbxZr合金氧化体系的研究发现：Zr含量越高的合金阳极氧化后得到的Ti-Nb-Zr-O纳米管管径越小、管长越长。比较从纯钛和钛合金制备的各种复合纳米管热稳定性后发现：纯钛制备的Ti-O纳米管耐热温度为650oC；Ti-Al-V-O纳米管耐热温度为675ºC，而Ti-Al-V-O纳米孔的耐热温度低于Ti-Al-V-O纳米管。Ti35NbxZr合金氧化制备的Ti-Nb-Zr-O纳米管热稳定性相比起来较好，可以在高温750ºC时仍然维

3、持其管状纳米结构。研究表明450ºC晶化处理的Ti-Al-V-O第I页上海交通大学硕士学位论文摘要纳米结构体现出良好的体外生物活性。关键词：氧化物，纳米结构，阳极氧化，热稳定性第II页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTFABRICATIONANDPROPERTIESOFCOMPOSITEOXIDENANOSTRUCTURESABSTRACTDuetotheirnovelpropertiestitaniananomaterialshavebeenwidelyusedinphotocatalitic,photoelectro

4、nicconversionandsensorfields.ThroughanodizationalayerofTiOx-basedcompositenanostructurescouldgrowonthesurfaceofTiandTialloys.Inthiswork,theeffectofanodizationvoltageandalloyingelementsonthemorphologyandcompositionofthecompositenanostructureswasinvestigatedsystematic

5、ally.ThermalstabilityofthecompositenanostructuresandinvitrobioactivityofTi-Al-V-Onanostructureswerealsoinvestigated.Withincreaseoftheanodizationvoltage,thediameterandthelengthofnanotubesbecomebiggerandlonger,respectively.Alloyingelementspromotetheformationofcomposit

6、enanotubesatlowanodizationvoltage.FortheanodizationofTi6Al4Valloy,itwasfoundthatAlelementcouldkeeptheformationofnanotubesandVelementcouldnotkeeptheformationofnanotubesduetoitshighdissolutionrate.InvestigationontheanodizationofTi35NbxZralloysrevealedthat,withincrease

7、toftheZrcontentintheoriginalTi35NbxZralloys,thediameterandlengthoftheas-grownTi-Nb-Zr-Onanotubesbecamesmallerandlonger,respectively.AcomparisonofallthecompositenanostructuresfabricatedfromTianditsalloyindicatethatTi-OnanotubesfabricatedfromTicouldwithstandatemperatu

8、reof650oC.第III页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTTi-Al-V-Onanotubescouldwithstand675oC,whileTi-Al-V-OnanoporescouldwithstandalowertemperaturethanthatofT