[发明专利]具有(001)晶面择优取向的锐钛矿二氧化钛纳米管阵列及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有(001)晶面择优取向的锐钛矿二氧化钛纳米管阵列，其特征在于，所述纳米管阵列由锐钛矿型的二氧化钛组成并成六边形排列，锐钛矿二氧化钛纳米管阵列具有高能晶面(001)的择优取向，制造该锐钛矿二氧化钛纳米管阵列所用的纯钛基体的晶粒尺寸为100-200nm。

2.权利要求1所述的具有(001)晶面择优取向的锐钛矿二氧化钛纳米管阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用大塑性变形法制备超细晶纯钛材料，所述超细晶纯钛材料的晶粒尺寸为100-200nm；

2)以超细晶纯钛材料为基体，制备非晶二氧化钛纳米管阵列；

3)将非晶二氧化钛纳米管阵列退火，即得到具有(001)晶面择优取向的锐钛矿二氧化钛纳米管阵列。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述大塑性变形法选自高压扭转、等径通道转角挤压、多向锻造、累积叠轧、连续剪切、循环挤压压缩和连续反复弯曲中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，高压扭转的条件控制为：加工压力为1-6GPa，加工转数为1-20转；等径通道转角挤压的条件控制为：模具的内弧角Φ和外弧角Ψ均为90°-120°，压头速度为1-25mm/s，加工温度为20-450℃；多向锻造的条件控制为：每道次应变量为20-40％，加工温度为20-450℃；累积叠轧的条件控制为：每道次压下量为15-25％，加工温度为20-200℃。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，采用阳极氧化法制备非晶二氧化钛纳米管阵列，阳极氧化法采用的电解液包括以下重量百分比的组分：0.25-0.75wt.％氟化铵、1-10wt.％去离子水和89.5-98.75wt.％醇类溶剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，阳极氧化法中，阳极氧化装置使用双电极电池，超细晶纯钛材料作为阳极，超细晶纯钛材料表面暴露在电解液中的面积为直径为5-8mm的圆形区域，纯钛作为阴极，电极距离为0.8-2cm。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，阳极氧化法分为两步，先在25-35V下进行第一步阳极氧化14-18h，然后将制造的TNT阵列层依次采用胶带纸和超声波机械剥离，再在25-35V下进行第二步阳极氧化5-8h。

8.权利要求1所述的具有(001)晶面择优取向的锐钛矿二氧化钛纳米管阵列作为光催化器件、染料敏化太阳能电池、光敏器件、传感器器件和电池储能材料的应用。