水热法制备TiO2纳米管阵列

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1、万方数据第30卷第1期催化学报2009年1月V01．30No．1ChineseJournalofCatalysisJanuary2009文章编号：0253．9837(2009)01—0037．06水热法制备Ti02纳米管阵列李纲，刘中清，张昭，颜欣(四JII大学化学工程学院，四川成都610065)研究论文：37～42摘要：在(NI-h)2TiF6的水溶液中，以铝基阳极氧化铝膜为模板，采用水热法制备了Ti02纳米管阵列．采用场发射扫描电镜、X射线能量色散谱及X射线光电子能谱对所得纳米管阵列进行了表征，并探讨了其形成机制．结果表明．控制水热处理时间对制备形貌规整的纳米管阵列至关重要，较

2、佳的水热处理时间为90rain．采用本方法制备的纳米管阵列具有特殊的形貌，即表面的连续多孔结构和断面的不连续、分离的管状特征．这种特殊形貌的形成是由于[TiF6]2与阳极氧化铝模板的表面和断面具有不同的反应速率，水解产物优先在阳极氧化铝模板的表面沉积所致．关键词：二氧化钛；纳米管阵列；水热反应；阳极氧化铝模板；形成机理中图分类号：0643文献标识码：APreparationofTitaniaNanotubeArraysbytheHydrothermalMethodLIGang，LIUZhongqing+，ZHANGZhao’，YANXin(SchoolofChemicalEngin

3、eering，SichuanUniversity，Chengdu610065，Sichuan，China)Abstract：Ti02nanotubearrayswerepreparedbyhydrothermalsynthesisusingammoniumhexafluorotitanateasdepositionsolutionandanodicaluminumoxideattachedtoaluminumsubstrateastemplate．Fieldemissionscanningelectronmicroscopy，energydisper—siveX—rayspectr

4、oscopy，andX—rayphotoelectronspectroscopywereusedtocharacterizetheas-preparednanotubearrays，andthefor—marionmechanismofthenanotubearrayswasdiscussed．Theresultsindicatethathydrothermaltreatmenttimehasanimportantin—fluenceontheformationofnanotubearrayswithahomogenousmorphology。andtheoptimumreacti

5、ontimeis90minundertheex—perimentalconditions．ThetitaniananotubearrayspreparedbythismethodexhibitanespeciaImorphology，thatis，acontinuousporoussurfaceanddiscretetubularcross-sectionstructure．Theformationofsuchanespecialmorphologyisattributedtoprefe!rentialdepositionofthehydrolysisproductonthesur

6、faceofthetemplate，whichiscausedbythedifferentreactionratewhen[TiF6]2。re—actswiththesurfaceandthecross-sectionofthetemplate．Keywords：titania；nanotuhearrays；hydrothermalreaction；anodicaluminumoxidetemplate；formationmechanism作为一种重要的无机功能材料，Ti02在光催化[1，引、太阳能电池[3，4

7、、锂离子电池[5]和气体传感器【6．7J等领域具有广阔的应用前景．与以

8、粉体、薄膜或无序纳米管等形式存在的Ti02相比，Ti02纳米管阵列具有更大的比表面积、独特的光学和电学特性以及有利于电子或空穴传输的几何特征，可望显著提高其光催化性能及光电转换效率．目前，制备Ti02纳米管阵列的方法主要有电化学阳极氧化法[卜10]和溶胶．凝胶模板法[11，12]等．电化学阳极氧化法操作简单，但在含氟无机电解液中制备的纳米管较短，大大限制了其应用范围；尽管在含氟的有机电解质体系中能制备出较长的纳米管阵列，但制备过程比较耗时．溶胶．凝胶模板法适用性广，可