- 上一篇：含能热塑性弹性体国内外研究现状综述
- 下一篇：国内外制备工艺研究现状
在所有的合成方法中，采用阳极氧化法制备的TiO2纳米管，其既可在金属钛或部分钛合金表面生长，亦可生长在其他基底（如ITO和Si片等）上，并且垂直基底，以非常规整的纳米管阵列形式均匀排列，该材料具有极高的有序结构、更大的比表面积和更强的吸附能力，展现出很高的量子效率，这在构筑TiO2纳米结构高性能器件等方面具有明显的优势。63621
电化学阳极氧化法作为一种常用的自组织多孔薄膜材料[16]制备方法，早期主要被运用于Al2O3多孔膜[17]的制备研究中，在氧化铝膜的形成机理、结构、制备工艺及应用等方面都取得了丰硕的研究成果[18,19]。通过阳极氧化Al、Ti等，可以获得相应氧化物的纳米多孔膜或纳米管阵列。
对于阳极氧化法制备TiO2多孔薄膜的研究，最早是在1999年，Zwilling等[20]对钛和钛合金在含HF的电解液中获得的多孔阳极氧化膜的结构和物理化学性能做了较为详尽的研究。阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列是采用纯钛箔（板）与惰性电极加上参比电极组成的三电极体系，或更为简单的钛（工作电极）和惰性导电材料（对电极）组成的两电极体系，在恒电位（或恒电流）条件下金属钛在一定电解液中经阳极氧化而获得纳米管阵列的电化学方法。论文网
2001年Grimes等[21]首次报道了在0.5wt % HF水溶液中，通过恒压阳极氧化高纯钛片，可以制备出由大量单根孔径约60nm、长度250nm的TiO2纳米管定向排列组成的TiO2纳米管阵列，由于其独特的结构与广阔的应用前景，掀起了阳极氧化TiO2纳米管阵列的研究热潮。近年来，电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列工艺参数的研究主要集中在电解质溶液成分、PH值、电压、阳极氧化时间和温度等几个方面。通过对这一系列参数的调节实现了TiO2纳米管阵列管径、管长和形貌的可控制备。
通过阳极氧化法在金属钛基底上制备高度有序TiO2纳米管阵列，其形成机理并非显而易见，目前尚未真正弄清楚。通过研究阳极氧化过程中电流-时间关系曲线和不同反应时间下的产物具体形貌是其两条基本研究考察途径。一般认为：在含氟介质中，TiO2纳米管阵列的氧化过程大致经历了三个阶段：第一，阻挡层的形成阶段；第二，多孔氧化膜的初始形成；第三，多孔氧化膜的稳定生长阶段。
第一，阻挡层的形成阶段。
在阳极表面形成致密的高阻值初始氧化膜（即阻挡层），反应为Ti4++2O2-→TiO2；
第二，多孔氧化膜的初始形成。由于内应力、伸缩应力、静电斥力、体积膨胀等作用在致密膜表面产生微裂纹，导致电场分布不均匀，在局部电场集中的部位强烈溶解该处的TiO2，形成孔洞的胚胎,这时发生有F- 参与的TiO2的场致溶解，导致孔洞的不断加深，形成最初不规则的多孔结构；
第三，多孔氧化膜的稳定生长阶段。
进入第三个阶段后，每个孔开始有序的自组织，孔与孔之间达到最优化以后，他们平均分享电流，场致溶解使孔道进一步加深，最终形成有序的多孔氧化膜。