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二氧化钛管中线纳米结构的湿法腐蚀制备

李伟  李家俊  师春生  杜希文  刘恩佐  赵乃勤  
【摘要】:近年来,阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列得到了广泛研究,在光电,气敏传感及生物功能等方面具有广泛应用前景。探索提高纳米二氧化钛比表面的方法,是进一步提高其光电转换效率所面临的新的研究课题。本文首次用KOH溶液浸渍法在二氧化钛纳米管中制备出纳米线,得到了TiO2管内嵌纳米线的复合结构(称为管中线结构)。研究了KOH浓度和浸渍时间对纳米线阵列结构的影响。结果表明,在室温下,管径约100nm的二氧化钛纳米管阵列在1~5MKOH溶液浸渍2~6天即可得到管中线结构。扫描电镜观察发现,经KOH溶液处理后原始分离的TiO2纳米管阵列发生粘连,管壁变粗。新生成的纳米线直径约50nm,与管内壁距离约10nm。样品最终表面形貌依赖于碱的浓度和处理时间。透射电镜显示新生成的纳米线有与轴向平行的间隙。XRD表明碱处理样品经酸洗并在400℃下锻烧转化成锐钛矿型二氧化钛。初步分析认为纳米线的形成机制为溶解-析出机制。该纳米结构理论上提高了二氧化钛的比表面积,有望在光电转换、气敏传感器及生物材料方面得到应用。

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