多孔陽(yáng)極氧化鈦納米管的制備與形成機(jī)理的研究.pdf

1、按照傳統(tǒng)的“酸性場(chǎng)致溶解”理論,多孔陽(yáng)極氧化鈦納米管(Porous Anodic TitaniaNanotubes,PATNT)只能在含氟離子的酸性電解液中生成;而在不含氟離子電解液中只能生成壁壘型的氧化鈦(Barrier Anodic Titania,BAT)薄膜。傳統(tǒng)理論認(rèn)為孔道的產(chǎn)生和加深是“酸性場(chǎng)致溶解”引起的,但是“酸性場(chǎng)致溶解”理論不能解釋六方晶胞、半球形底部、圓柱形納米孔道和納米管陣列的形成原因。
　　 本文首先探

2、討了PATNT傳統(tǒng)形成機(jī)理的局限性,指出PATNT孔道的形成原因不是酸性場(chǎng)致溶解,而是氧化膜中氧氣的析出。在前人研究基礎(chǔ)上提出PATNT新的生長(zhǎng)模型和形成機(jī)理,即“氧氣氣泡模具效應(yīng)”(Oxygen Bubble Mould Effect),對(duì)納米孔道的產(chǎn)生及發(fā)展過(guò)程、六方晶胞以及納米孔道的半球形底部等問(wèn)題作出了合理的解釋,并通過(guò)在電解液中添加還原劑減少氧氣、減小壓力增加氧氣兩種手段,間接驗(yàn)證了“氧氣氣泡模具效應(yīng)”的正確性。第二,為了探討

3、最佳的預(yù)處理方式,研究了三種不同的預(yù)處理方式對(duì)金屬鈦及PATNT表面形貌的影響,并對(duì)不同表面形貌成因作出解釋。第三,通過(guò)改變陽(yáng)極氧化電壓、時(shí)間以及電解液溫度三種工藝條件進(jìn)行鈦陽(yáng)極氧化,將制備的樣品使用場(chǎng)致發(fā)射掃描電鏡、電化學(xué)測(cè)試、系統(tǒng)元素成分分析進(jìn)行表征,通過(guò)對(duì)SEM圖像、陽(yáng)極氧化電流-時(shí)間曲線以及EDS能譜的分析,確定陽(yáng)極氧化法制備PATNT最佳的工藝條件。最后,為了制備表面形貌光滑平整、納米管陣列高度有序的PATNT,本文研究了酸處