纳米多孔TiO2膜的晶化处理及其热稳定性研究

通过恒压阳极氧化法在HF酸和CrO3的混合电解液中，在纯钛TAl和钛合金TC4表面分别制备了纳米多孔无定型TiO2膜。研究了TAl和TC4表面无定型TiO2膜在空气中热处理的组织转变过程。TAl试样表面的纳米多孔TiO2膜在250℃左右出现锐钛矿相，480℃左右出现金红石相，在600℃左右锐钛矿相向金红石相的转变基本完成，孔结构在600℃左右基本消失；TC4试样表面的纳米多孔TiO2膜在310℃左右出现锐钛矿相，600℃左右出现金红石相，在680℃左右锐钛相向金红石相的转变基本完成，孔结构在700℃左右基本消失。TC4试样表面的氧化膜所含合金元素Al和V，对上述结晶转变温度和孔结构存在的最高温度的差别存在重要影响。     

二氧化钛纳米管阵列电极的光电化学性能研究

采用阳极氧化法在钛片上制备了垂直排列的TiO2纳米管阵列，利用SEMXRD对纳米管阵列的形貌和结构进行了表征，并通过电化学交流阻抗谱、光照开路电位谱和瞬态光电流谱技术对纳米管阵列电极的光电化学特性进行了研究。实验结果表明，TiO2纳米管的内径约为90nm，管壁约为10nm，纳米管阵列厚度约为500nm，经600℃退火处理后，转变为锐钛矿型与金红石型的混晶结构。光电测试结果表明，随着退火温度升高，TiO2纳米管阵列电极的界面电荷转移电阻减小，光电流逐渐增大，光照开路电压增大，至600℃达到最大，当退火温度继续升高，电极的光电性能急剧下降。与TiO2纳米多孔膜电极相比，光电性能显著提高，这主要归因于TiO2纳米管阵列更大的孔隙率和比表面积。     

TiO2纳米管阵列的热稳定性及生物活性的研究

通过电化学阳极氧化法，在纯钛片表面制备得到TiO2纳米管阵列。研究了TiO2纳米管阵列的热稳定性，并通过模拟体液浸泡研究了其生物活性。采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分别对纳米管阵列的形貌和物相进行表征。结果表明，当热处理温度为300℃时，TiO2纳米管由无定形向锐钛型转变，温度升到500℃时转变为金红石型，升到600℃时TiO2纳米管阵列出现坍塌，700℃热处理时其形貌完全被破坏。生物活性研究表明，具有TiO2纳米管阵列的钛片经氢氧化钠溶液活化后具有良好的生物活性，能在模拟体液中诱导生成磷灰石。     

用乳酸溶液为电解质制备TiO2纳米管阵列

为了开发自组织阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的新体系,以乳酸／NH4F混合溶液为电解质,研究了阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的影响因素及形成机理。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品进行检测,并通过观察阳极氧化过程中的电流-时间变化曲线,探讨TiO2纳米管阵列的形成机理。结果表明：阳极氧化电压、时间及电解质溶液的黏度是影响TiO2纳米管阵列结构和形貌的主要因素,在40V阳极氧化电压下,制备出平均管径高达180nm的纳米管,所获得的TiO2纳米管阵列为无定型结构,300℃热处理以后转变为锐钛矿型TiO2。     

二氧化钛光催化剂

随着地球环境的恶化,人们对可有效地改善环境的光催化剂予以很大的关注。特别是TiO2光催化剂,具有非常好的抗菌灭菌效果,因此备受人们的青睐。TiO2有两种主要的存在形式：锐钛矿型TiO2和金红石型TiO2。材质上二者无大的差别,但在紫外线照射后的光催化效果上有明显的不同,具有光催化作用的是锐钛矿型TiO2,金红石型主要是作为颜料添加剂使用。金属钛在大气中700℃以下加热表面生成锐钛矿型TiO2,超过700℃转变为金红石型。另外,阳极氧化生成的表面氧化膜也是锐钛矿型TiO2。日常生活中可见到的带氧化膜的钛制品有建筑物屋顶、外墙…     

纯钛表面二氧化钛纳米管阵列结构特征的研究

采用阳极氧化技术在纯Ti表面制备出有序的TiO2纳米管阵列,并通过SEM,XRD,XPS对TiO2纳米管阵列进行表征。结果表明,阳极氧化时间对纳米管的形成有较大的影响。在外加电压为20V,阳极氧化时间为20min时,可制备出长度约480nm、内径约89.90nm、壁厚约7.4nm的TiO2纳米管阵列。经450℃热处理后,可得到锐钛矿型的TiO2纳米管阵列,钛元素以Ti4+氧化态处于八面体的环境中,Ti2p3/2的结合能为459.3eV。     

有机介质中TiO2纳米管阵列的制备及生物活性研究

用含氟的有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)作电解液,通过电化学阳极氧化法,在纯钛片表面制得长度达微米级TiO2纳米管阵列.研究了TiO2纳米管阵列形貌和晶相的转变,并通过模拟体液浸泡研究了其生物活性.采用扫描电镜(SEM) 、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)和透射电镜(TEM)分别对纳米管阵列的形貌和物相进行表征.结果表明:在40 V电压下,阳极氧化24 h,可以制得长12 μm,外径170 nm的无定形氧化钛纳米管阵列.300 ℃热处理后,TiO2纳米管表面开始收缩,由无定形向锐钛矿型转变, 温度升到600 ℃时,氧化钛纳米管表面形成较深的沟壑,锐钛矿型开始向金红石型转变,700 ℃热处理后,TiO2纳米管阵列被破坏.生物活性研究表明,具有TiO2纳米管阵列的钛片经热处理后具有良好的生物活性,能在模拟体液浸泡14 d诱导生成厚达13 μm的碳磷灰石层.     

多孔钛表面TiO_2纳米管的阳极氧化制备及光催化性能(英文)

对多孔钛表面制备TiO2纳米管的阳极氧化工艺进行研究。在两种电解质溶液中采用阳极氧化法分别对多孔钛和钛箔进行表面处理。一种电解质溶液是含有0.5%HF的冰醋酸,另一种电解质溶液是含有0.5%NH4F(质量分数)的乙二醇溶液(醇水体积比4:1)。结果表明:两种方法在钛箔上都可以生成TiO2纳米管,而多孔钛表面只能在NH4F电解质溶液中生成纳米管,HF溶液中过高的电流密度是纳米管在多孔钛基体上难以生成的主要原因。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不同基体上的TiO2纳米管进行表征,相比钛箔基体上的纳米管管壁,多孔钛上的纳米管管壁更薄。对所制备的TiO2热处理研究表明,锐钛矿相在400°C时形成,并在700°C完全转变为金红石相。经450°C热处理样品的光催化性能最好。光催化性能也受到多孔钛孔隙率的影响,在孔隙率为60%时光催化性能最好。     

硅基底TiO2纳米管阵列的制备

本文采用磁控溅射方法在硅基底上沉积一层金属钛膜,用于取代传统阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列所用的金属钛片.分别在乙二醇和丙三醇两种电解液中进行阳极氧化,均在硅基底上形成了高度有序的TiO2纳米管阵列.该方法与硅工艺集成技术兼容,有利于基于TiO2纳米管阵列的微纳米器件的设计和制造.     

多孔钛表面TiO2纳米管的阳极氧化制备及光催化性能（英文）

对多孔钛表面制备TiO2纳米管的阳极氧化工艺进行研究。在两种电解质溶液中采用阳极氧化法分别对多孔钛和钛箔进行表面处理。一种电解质溶液是含有0.5%HF的冰醋酸,另一种电解质溶液是含有0.5%NH4F(质量分数)的乙二醇溶液(醇水体积比4:1)。结果表明:两种方法在钛箔上都可以生成TiO2纳米管,而多孔钛表面只能在NH4F电解质溶液中生成纳米管,HF溶液中过高的电流密度是纳米管在多孔钛基体上难以生成的主要原因。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不同基体上的TiO2纳米管进行表征,相比钛箔基体上的纳米管管壁,多孔钛上的纳米管管壁更薄。对所制备的TiO2热处理研究表明,锐钛矿相在400°C时形成,并在700°C完全转变为金红石相。经450°C热处理样品的光催化性能最好。光催化性能也受到多孔钛孔隙率的影响,在孔隙率为60%时光催化性能最好。     

TiO2纳米管阵列的制备、热处理及光催化性能

采用恒压直流阳极氧化法制备具有规则排列的TiO2纳米管阵列,并研究其在空气热处理过程中的晶型转变,同时用甲基橙的降解过程表征其光催化性能。结果表明：电解液采用0.5%（质量分数）HF水溶液时,电压在10～20V之间,时间5min以上才能形成TiO2纳米管阵列;随着氧化电压的提高,纳米管的平均管径和管长都增大;随着氧化时间的延长,纳米管管长明显增长,平均管径变化不大;纳米管阵列在空气中热处理时,280℃左右出现锐钛矿相,400℃左右出现金红石相,680℃左右锐钛矿相向金红石相的转变结束,600℃纳米管阵列结构仍然保持完整。光催化实验表明,在氧化电压为20V、氧化时间为20min时获得的纳米管阵列经过400℃热处理后,在40min的光照时对甲基橙的光催化降解率高达99.6%。     

离子浓度对TiO_2纳米管阵列的影响

采用阳极氧化法在纯钛片表面得到了一种规整有序的TiO2纳米管阵列.利用SEM观察纳米管阵列的形貌,用XRD分析其晶型.并考察了阳极氧化电压、F浓度和溶液的pH值对纳米管阵列形貌和长度的影响.以罗丹明B溶液为目标降解物研究了TiO2纳米管阵列的光催化活性.结果表明,F浓度不仅影响纳米管阵列的形成时间,而且对纳米管阵列的形貌和长度也有一定的影响;溶液的pH值不仅影响纳米管阵列的长度,在很大程度上也影响纳米管阵列的表面形貌.阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列为无定型,在450℃空气中焙烧2h晶相主要为锐钛矿型TiO2,表现出较好的光催化活性.     

有机电解液中TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能

在氟化铵/丙三醇电解液中,采用恒压直流阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,并研究其在空气热处理过程中的结晶行为,最后将管阵列作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),研究氧化时间和热处理温度对其光电性能的影响。结果表明:TiO2纳米管阵列的形成是一个随时间渐进演变的过程;随着氧化时间的延长,纳米管长度逐渐增大,当时间为70 h时,长度达到5μm左右;管阵列在空气中于400℃以下热处理后,由锐钛矿相构成,450和500℃热处理时,由锐钛矿相和金红石相构成,同时管阵列结构具有良好的高温稳定性。光电性能测试显示,20 V、70 h制备的TiO2纳米管阵列经450℃热处理后,组装成的染料敏化太阳能电池的(有效面积1 cm2)光电转换效率可达到0.989%。     

阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列的可控相转变及表征

采用电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,分别在O2、N2、5%H2+95%N2(体积分数)和NH3气氛中于400~650℃退火处理,初步实现TiO2纳米管中锐钛矿向金红石相转变的可控制备。采用FESEM、XRD、Raman对退火处理后TiO2纳米管的表面形貌、结构以及相转变等进行表征。结果表明:随着退火温度的升高,在O2气氛退火时,源于Ti基体的吞噬效应(Feeding effect)是导致TiO2相转变的主要原因;在N2和(5%H2+95%N2)气氛退火后,氧空位加速了锐钛矿向金红石相的转变;而在NH3气氛中退火后,N掺杂则有效抑制了锐钛矿向金红石相的转变。在此基础上,对其相转变机理进行了初步探讨,为进一步制备具有可控相含量及微观点缺陷的TiO2半导体和高性能器件提供了有益思路。     

电解液对纯钛表面TiO2多孔膜形态及晶型的影响

以硫酸和氢氟酸为电解液,采用恒压阳极氧化方式,在TA1表面获得多孔TiO2膜,并研究了电解液对TA1表面TiO2多孔膜形态和晶型的影响规律.利用场发射扫描电镜和X射线衍射仪观察了多孔膜的形貌和结构,并对不同晶型多孔TiO2膜的形成机理进行了初步的探讨.结果表明:在硫酸电解液中,通过阳极氧化能够在TA1表面直接形成锐钛型和金红石型TiO2多孔膜,且孔径为100～200 nm;在氢氟酸电解液中,TA1表面获得了大面积的非晶纳米多孔TiO2结构,孔径为10～50 nm.     

近β生物钛合金表面TiO2纳米管结构膜制备及其对成骨细胞生长的影响

通过恒电位阳极氧化新型近β钛合金Ti-5Zr-3Sn-5Mo-25Nb（TLM）制备具有不规则取向的TiO2纳米管阵列膜。TiO2膜在SBF中可诱导磷灰石的沉积并形成HA,表明对成骨细胞早期附着无抑制作用,具有良好的细胞相容性。比较可见,在模拟体液浸泡3 d后,具有不规则取向的TiO2纳米管阵列膜的TLM上成骨细胞附着率明显高于具有TiO2纳米管阵列的Ti片,并形成良好的细胞形态。说明阳极氧化进一步改善了TLM钛合金的生物相容性和生物活性,为植入体的早期愈合提供了条件。     

电解液成分对纯钛表面微弧氧化膜结构与生物活性的影响

采用微弧氧化处理技术,在纯钛TA2表面制备了含钙磷的多孔复合氧化膜,用SEM、XRD、EPMA等分析了电解液成分对氧化膜形貌、成分、相构成及生物活性的影响。结果表明:纯钛表面微弧氧化后原位生成的含钙磷多孔性复合氧化膜由锐钛矿相TiO2,金红石相TiO2和基体Ti组成;随电解液中钙磷摩尔比(Ca/P)值的增大,表面孔洞数量增多、直径变小,膜中Ca/P值增大,锐钛矿相TiO2减少、金红石相TiO2增多;当电解液中Ca/P=5时得到的氧化膜的Ca/P值为1.528,将该样品经碱液处理后再在快速钙化溶液(FCS)中浸泡2 d后即有羟基磷灰石HA形成,表明其具有良好的生物活性。     

退火温度及TiO_2结构对羟基磷灰石的沉积诱导作用

采用阳极氧化法在钛金属表面制备TiO2薄膜,将表面改性的钛金属在过饱和钙化溶液中浸泡,在其表面沉积羟基磷灰石,研究了退火处理温度对TiO2薄膜晶型转变的影响以及TiO2的晶型结构对羟基磷灰石的诱导沉积作用。研究表明,300℃退火处理,TiO2薄膜为板钛矿相,500℃退火处理转变为锐钛矿相,高于500℃退火处理,锐钛矿相开始向金红石相转变。其中锐钛矿相的TiO2对羟基磷灰石的沉积具有最好诱导作用,沉积物分布均匀,板钛矿相对羟基磷灰石的诱导作用最差,所形成的沉积层是由片状的羟基磷灰石围成的多孔结构。     

钛合金阳极氧化法制备自组装纳米多孔结构薄膜

钛及钛合金在含有F-离子的电解液中阳极氧化,可自组装制备出有序TiO2纳米多孔或纳米管阵列薄膜,这类纳米阵列膜材料具有极大的内比表面积和优异的电子传输性能,可以用作纳米结构制备模板、高灵敏度传感器、染料敏化太阳能电池等。以TLM钛合金为阳极氧化的基片,通过改变阳极氧化电压、钛合金相结构,找到了制备纳米多孔阵列的参数,通过条件试验发现,在恒电压小于30V时,经时效处理的TLM钛合金表面可以制备得到合金元素掺杂的TiO2纳米多孔结构薄膜。     

TiO2纳米阵列超疏水膜的制备及耐腐蚀性能

采用阳极氧化法在纯钛表面制备TiO2纳米管阵列,使用六甲基二硅胺烷对TiO2纳米管阵列进行低表面能处理,得到超疏水表面．用接触角测量仪测定表面疏水性,采用SEM、EDS技术研究改性前后试样表面的形貌和元素组成,并利用极化曲线和电化学阻抗谱法研究了超疏水膜的耐腐蚀性能．结果表明,TiO2纳米管阵列经改性后超疏水效果明显,...