[发明专利]一种制备阳离子掺杂氧化钛纳米管阵列的方法

摘要

本发明是关于阳离子掺杂氧化钛纳米管阵列的制备技术，具体为通过电化学阳极氧化过程，在钛合金基体上实现了原位获得具有很高光催化活性的阳离子掺杂氧化钛纳米管阵列的方法，得到了原子尺度上的掺杂氧化钛纳米管。本发明通过熔炼过程得到成份均匀钛合金，并以其为基体进行阳极氧化过程，来得到具有一种或多种阳离子均匀掺杂的氧化钛纳米管阵列；通过调节熔炼过程合金的种类，可实现不同元素的阳离子掺杂，通过控制合金元素含量，可实现掺杂量的可控和原子尺度掺杂的氧化钛纳米管，也实现了对氧化钛纳米管的管径和电子结构调控，从而可进一步提高氧化钛纳米管在光催化反应中太阳光的效率，可望应用于光解水制氢等方面。

主权项

1.一种制备阳离子掺杂氧化钛纳米管阵列的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)钛合金熔炼采用高温熔炼过程制备出不同含量不同合金元素种类的各种钛合金，经过切片可获得电化学氧化过程中的合金钛基体；(2)阳极氧化以合金钛片为基体，利用阳极氧化过程生长氧化钛纳米管；该过程具体为：合金钛片基体为阳极，铂片为阴极，外加直流电源构成回路，在室温下，15-30V电压对合金钛片基体进行1h-15h氧化过程，至电解液变为乳白色，得到出阳离子掺杂氧化钛纳米管；将制备出的氧化钛纳米管用去离子水清洗，此时为无定形的氧化钛纳米管；(3)热处理在50-600℃空气气氛下加热1-20h后，将无定形氧化钛纳米管转化为晶体的氧化钛纳米管，即无定形的阳离子掺杂氧化钛纳米管晶化为锐钛矿型或者锐钛矿和金红石混晶的阳离子掺杂氧化钛纳米管；得到氧化钛纳米管的内径50-250nm，壁厚为1-100nm，管长为1-10微米，混晶相中金红石的重量含量范围为5％-75％，合金元素掺杂量的摩尔含量为0.5％-20％。