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高度自序的TiO2纳米管的理想结构其实可以表述为一六方晶报紧密堆积，在每个晶胞中心存在孔道。而与制备方面的文章相比，对形成机理的研究相对较少，至今各国研究人员对纳米孔道的产生机理和自组织过程仍无统一的认识，正如周保学等指出，尚无一种模型或机理能够完美地解释有序多孔结构。63615
图1.1（a）TiO2纳米管的理想结构 （b）TiO2纳米管横截面示意图
阀金属阳极氧化物的研究历史已有80多年，1953年Keller等发现PAA的蜂窝状独立元胞的多孔结构，而后随着纳米材料的兴起，1995年Masuda和Fukuda发表在《Science》上的论文，利用规则有序的PAA为模板复制了金属纳米阵列，从此阳极氧化技术和多孔阳极氧化物形成机理的研究受到众多学科长期广泛地关注，但自2006年以来,在机理研究方面也出现了不少有启发性的新学说[15]，在阳极氧化制备多孔阳极氧化钛纳米管的形成机理方面主要有以下几个理论：
（1）酸性场致溶解理论；
（2）体积膨胀理论；
（3）阻挡层击穿理论；
（4）离子层迁移理论；
（5）等场强模型；
（6）管道融合理论；
（7）双电层导电机理[15-19]。
尽管有如此多的理论，但是关于多孔阳极氧化钛纳米管的独立元胞结构，圆柱形孔道，半圆形底部和纳米管之间的缝隙等问题至今不能得到很好地解释。