稀碱溶液中水热法制备柔性TiO2纳米须薄膜的生长机制及表征.pdf

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1、物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao1858ActaP．一Chim．Sin．2013，29(4)，858—866April[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201302041、^VⅥ，．whxb．pku．edu．cn稀碱溶液中水热法制备柔性TiO2纳米须薄膜的生长机制及表征邓杰陶杰吴涛陶海军(南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京210016)摘要：以柔性不锈钢基底上经磁控溅射沉积的钛膜为钛源，在1mol·L。的低浓度NaOH溶液中水热法制备了朝基底上方取向生长的大长径比柔性Ti

2、O。纳米须薄膜，考察了钛膜沉积条件对纳米须薄膜的影响，系统研究了水热反应条件对薄膜生长过程的影响及TiO纳米须薄膜的形成机制．通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行了表征．结果表明，与室温沉积的钛膜相比，600。C下沉积的钛膜水热后得到的纳米线薄膜与基底的附着力更好．所得TiO纳米须为单晶锐钛矿，经由NaTiz0(OH)z、HTizOs-HO转变而来．纳米须形成于水热阶段，平行于Na。TiO(OH)的(100)晶面择优取向生长，

3、纳米须经历了纳米片一纳米线束一纳米线的裂解生长过程．朝基底上方取向生长的纳米须薄膜的形成是低浓度NaOH溶液与较高水热温度(220。C)协同作用的结果．进一步在NaSO溶液中研究了薄膜电极的光电化学性能，结果表明，TiO纳米须薄膜的光电性能明显优于零维纳米颗粒薄膜和二维纳米片薄膜．显示了良好的应用前景．关键词：TiO：：纳米须：薄膜：水热合成：柔性不锈钢基底：光电性能中图分类号：0643GrowthMechanismandCharacterizationofFlexibleTi02NanowhiskerFiImsHy

4、drothermallySynthesizedinDiluteAlkalineSolutionDENGJieTAOJieWU-IaOTAOHai．Jun(CollegeofMaterialScienceandTechnology,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016,PR．China)Abstract：FlexibleorientedTiO2nanowhiskerfilmswithIargeaspectratioswerehydroth

5、ermallypreparedln1mo1．L。‘NaOHsolutionfromTif¨mdepositedbymagnetronsputteringonaflexiblestainlesssteelsubstrate．TheinfluenceoftheTjfiImdepositionconditionsontheresultingTiO2nanowhiskerf¨mswasinvestigated．WealsosystematicallystudiedtheefectsofthehydrothermaIparam

6、etersonthenanowhiskerf¨msandtheirgrowthmechanism．Thesampleswerecharacterizedbyfieldemissionscanningelectronmicroscopy(FESEM)，energydispersiveX-rayspectrometry(EDS)，X-raydifraction(XRD)。andhighresolutiontransmissionelectronmicroscopy(HRTEM)．Theresultsshowedthatn

7、anowhiskerfilmpreparedfr0mTif¨mdepositedat600。ChadstrongeradhesiontothesubstratecomparedwiththatpreparedfromTimdepositedatroomtemperature．Theas—preparedTiO2nanowhiskersweresinglecrystallineanataseandweretheresultoftransformationofTiintoNa2Ti2O4(OH)2andH2Ti2O5·H

8、2O．Thenanowhiskerstookshapeduringthehydrothermalsynthesis，preferablyorientedparalleIto(100)crystalfaceofNa2Ti204(OH)2，andexperiencedsplittingconversionfr0mnanobeltstonanowir