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1、二氧化钛纳米管的制备及应用综述段秀全盖利刚周国伟(山东轻工业学院化学工程学院，山东济南250353)摘要：1402纳米管具有较大的直径和较高的比表面枳等特点，在微电子、光催化和光电转换等领域展现出良好的应用前景。本文对TiO2纳米管材料的合成方法、形成机理及应用研究进行了综述。关键词：丁幻2纳米管：制备：应用中图分类号：0632.6文献标识码:APreparationandApplicationofTiO2nanotubesDUANXiu-quan,GAILi-gang,ZHOUGuo-wei(Scho
2、olofChemicalEngineering,ShandongPolytechnicUniversity,Jinan，250353,China)Abstract:TiO2nanotubeshavewideapplicationsinmicroelectronics,photocatalysis,andphotoelectricconversions，duetotheirrelativelylargerdiametersandhigherspecificsurfaceareas.Inthispaper，
3、currentresearchprogressrelevanttoTiO2nanotubeshasbeenreviewedincludingsyntheticmethods，formationmechanisms，andpotentialapplications.Keywords:TiO2nanotubes;preparation;application向1991年FI本NEC公司发现碳纳米管以来，管状结构纳米材料因其独特的物理化学性能，及其在微电子、应用催化和光电转换等领域展现出的良好的应用前景，而受
4、到广泛的关注。TiO2具有紫外光吸收性能好、介电常数高、无毒、化学性质稳定、成本低等特点,被广泛用于防腐剂、自动清洗涂料、空气净化、污水处理、太阳能电池涂层，以及光催化等领域［2.5］。与零维1102纳米颗粒相比，TiO2纳米管具有较大的直径、较岛的比表而积和较岛的电池容量，是“自下而上”构筑纳米微电子、光伏器件的理想单元。因此，自20世纪90年代以來，有关TiO2纳米管的制备及应川研究引起了科研工作者的极大兴趣1TiO2纳米管的合成1.1模板合成法模板法是利用模板的形态结构，通过沉积和分解作川來合成与
5、模板具有类似结构的材料，是制备-维纳米材料的常用方法fllh这种方法的缺陷在于，材料合成后需要去除模板，成本较高。模板法又包拈电化学沉积法［12］和溶胶•凝胶法［6］。Zhang等人以多孔氧化铝薄层为模板，采川溶胶-凝胶法制备丫TiO/纳米管。他们将异丙醇钦溶解在乙醇溶液巾，缓慢加入水和乙酰丙酮的混合溶液，得到TiO2溶胶；再将阳极氧化铝薄膜浸入其中、静置24h，室温干燥后得到了TiO2凝胶填充的氧化铝；然后在空气屮、400°C下保温24h，制备了TiO2纳米管（阁1）。从阁1可以看出，样品具有很好的管
6、状结构，两端开口，管壁的厚度约50nm，直枝和长度分别是200nm和8pm。600nm图11彳02纳米管的TtM图；插图是纳米管中间部位的放大图1.2阳极氧化法RI极氧化法就是将纯钛片置于电解溶液（如HF、NH4F-（NH4）2SCt^Na2SO4-NaF的混合液）中，经阳极腐蚀而获得不同形貌、不同晶化度的102纳米管。阳极氧化法获得的多孔氧化钛膜呈三层结构：基底是金属钛，屮间是致密的氧化钛阻挡层，最上而的是排列有序的丁102纳米管。这种纳米管的一端封闭，而另一端开口，方向一致，纳米管垂直生长，并且具有
7、相似的形貌。Yoriya等人［7］将钛片放入丙酮和乙醇巾超声，以除去表面的油脂，电解液力二甲亚砜和HF，HF的浓度在1-6%之间，电压在10-70V之间，氧化吋间为20-90h，获得了排列较好的纳米管阵列（图2）。当HF的浓度为2.0%、氧化电压为60V、氧化时间为70h时,纳米管的孔径为150nm,管壁厚度为50nm,管的长度为100nm。图2阳极氧化所制备的TiO2纳米管的FESEM图：（a）为俯视图；（b）为侧视图1.3碱热法合成二氧化钛纳米管碱热法合成二氧化钛纳米管方法简单，既不谣要昂贵的仪器，
8、也不谣要特别的化学试剂,所制备的纳米管为多层壁状结构，这与碳纳米管不同。Kasuga等人f81以lOMNaOH溶液为反应介质，以无定形的TiO2或者?2519］纳米粒子为钛源，经110°C保温20h,反应液经过酸洗、水洗至pH<7,制备了TiO2纳米管（閔3）。样品测试结果表明，所得纳米管比表而积约为400m2/g,而初始TiO2粉体的表面税150m2/g,所得纳米管的内径为5mn,外径为8nm，长约100nm,样品具有较高的光催化活性。图
