[发明专利]一种两步阳极氧化制备二氧化钛纳米管的方法

说明书

本发明公开了一种二次阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列的的方法，其特征在于：使用酸煮的方法得到新生钛，通过两次电解得到管径和长度均一的二氧化钛纳米管以及排列整齐的阵列。制备方法如下：将抛光后的钛片先后进行有机溶液超声，酸煮，水洗烘干处理；将处理后的钛片作为阳极，钌钛锡电极作为阴极，组装成标准两电极体系，先后恒电流和恒电位阳极氧化。该方法可以在钛片表面得到管径和长度均一，结合强度高的二氧化钛纳米管阵列。通过结合恒电流氧化和恒电位氧化，解决了纳米管表面不规整、结合强度较低的问题，得到的二氧化钛纳米管阵列在光电催化和能源等领域有很好的应用前景。

技术领域：

本发明涉及一种二次阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列的方法

背景技术：

具有高纵横比的自组织纳米多孔材料由于其独特的性能，在电学、磁学以及光学等多种领域得到了广泛的应用。阳极氧化法制备得到的多孔二氧化钛纳米管阵列结构整齐、均一，有着优异的半导体和光电化学性能。此外，阳极氧化法也有着易操作、低成本，能够适应各种复杂金属表面的优点，由该方法制备的二氧化钛纳米管形貌可控性强，与钛基体的结合强度高。

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管虽然有很多的优点，但在传统制备方法上还有许多需要改善的地方。例如由于阻抗层生长不均匀导致自生长过程得到的二氧化钛纳米管的管径与长度不均一。将一步阳极氧化分成两步进行是一种有效的解决方法。专利CN102220616B公开了一种二氧化钛纳米管阵列的制备方法，使用该两步恒压阳极氧化解决了管径大小不均、纳米管表面凹凸不平、陈列不规则的问题，获得形貌更规整的二氧化钛纳米管阵列。

发明内容：

本发明目的：用恒电流和恒电位两步阳极氧化方法得到结合强度高、表面形貌规整以及管径和长度均一的二氧化钛纳米管。本发明在传统制备二氧化钛纳米管方法上添加两个工艺简单的步骤，解决了纳米管表面不规整、结合强度较低的问题，实现低成本的工业化生产

为此，本发明采用以下技术方案：

一种两步阳极氧化制备二氧化钛纳米管的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)钛基体的前处理

使用砂纸打磨钛基体，使用有机溶液超声10min，使用超纯水冲洗；

(2)新生钛的制备

将步骤(1)所得钛基体浸泡在盐酸中，使其沸腾30～60min，取出钛基体放入超纯水中进行保存，使用前在N₂条件下干燥；

(3)电解液配置

电解液由89～89.5wt.％乙二醇、0.5～1wt.％氟化物和10wt.％超纯水组成；

(4)第一步阳极氧化

将步骤(2)中干燥得到的钛基体放置于两电极阳极氧化装置中，钛基体作为阳极，钌钛锡电极作为阴极，进行恒电流阳极氧化，恒电流阳极氧化的电流密度为2～3mA/cm²，氧化时间3～5分钟，在室温下进行；

(5)第二步阳极氧化

将步骤(4)中氧化得到的钛基体在2M盐酸中超声，在两电极阳极氧化装置进行恒电位阳极氧化，其中氧化电压为60～80V，氧化时间为2～4h，在室温下进行；

(6)退火处理

将氧化后的钛片用超纯水冲洗，超声处理1min，在450℃焙烧1.5h，以10℃/min冷却得到二氧化钛纳米管。

所述步骤(1)中有机溶液为丙酮：乙醇vt.％＝1:1的混合溶液。

所述步骤(2)中使用的浸泡的盐酸浓度为12M。

所述步骤(3)中所述氟化物为氟化铵。

本发明的有益效果：