TiO2－金属同轴纳米阵列的制备(3)
模版法主要有模版的溶解和产物的沉积生长两个关键的步骤。它们两个步骤是影响TiO2纳米阵列的形貌、取向及排列规整度的重要因素。这两个关键步骤一般是分开进行，但在一些特定的条件下，两步也可以同时进行，这样做的有点事可以大大缩短制备TiO2纳米阵列的周期。
1.1.3阳极氧化法制备TiO2纳米阵列
制备二氧化钛纳米管阵列最常用的方法是阳极氧化。将工业纯钛片做牺牲阳极,Pt[34,35],不锈钢[36]、石墨[37]、Cu[38]等做阴极,再进行电解，二氧化钛纳米管可以在钛片表面整齐致密的形成排列。纳米管的管壁厚度、长度、管径可通过改变电解条件的方法进行自由控制.在低电压下的情况下(低于20 V),新制备的二氧化钛纳米管阵列往往具有无定形相结构,经过400－700C的高温煅烧后,无定形二氧化钛可转化为其他结构，包括金红石型、锐钛矿型,或者是金红石型与锐钛矿的混合物,烧结温度可以决定具体的晶型。烧结可以减少颗粒边界数量,并且有利于纳米管中的二氧化钛提高结晶度,而且可以消除载流子复合中心，同时有利于晶粒间的连通。但在煅烧温度过高的情况下,纳米管会塌陷。纳米管的形成和形貌极大的受到电解条件的影响，形成形貌完好的纳米管阵列就必须要有合适的电解条件。
在电解液浓度一定、种类相同，阳极氧化电压也相同的前提下，刘素琴[39]等认为,纳米管的壁厚由温度影响，纳米管的长度由反应时间决定。二氧化钛纳米管的形貌会受到阳极电压的影响，赖岳坤[40]等认为,要想实现对二氧化钛纳米管形貌和尺度的控制，可以通过调节电压参数来完成。大量研究表明,电解液的种类和浓度对纳米管的形貌和晶型有较大的影响[41]。目前使用无机溶液[34,36]的较多,也有用有机溶液[35,37,42]的,这些电解液都含有HF或F-离子,溶液中的F-与Ti4+在氧化过程中形成[TiF6]2-。
阳极的电氧化反应和电解液对电氧化反应产物的腐蚀溶解的共同作用结果是生成二氧化钛纳米阵列的两个重要反应。一般来说，显示钛片从上至下被电氧化反应氧化，并慢慢形成管状。在钛转变为钛离子的过程中，钛电极上放出氧气。由于阳极反应区pH下降，使得钛离子转变为TiO2或者Ti(OH)4并堆积在管口。它们随后又被高浓度的F-和酸性环境所溶解。从而在钛片上形成二氧化钛纳米阵列。在形成二氧化钛纳米阵列的过程中，能控制氧化反应和腐蚀反应的进行，就能控制阳极氧化反应产物的形貌。其中，F-的浓度对纳米管形貌的影响非常大[43]。因此，人们在相当长的一段时间内认为制作纳米管的电解液中必须含有F-，不然很难成功。
但随着时代的发展，一些制备二氧化钛纳米管且使用不含F-的电解液的方法被成功的发现。然而，与含F-电解液中制备的纳米管相比,这种方法能得到与之前形态不同的产品：在相同电压条件下,不含F-电解液制备的纳米管孔径较小,为15 nm左右,而含F-电解液制备的纳米管孔径一般在40－100 nm；氧化电压对管径影响不大；粘性电解液对纳米管的生长没有帮助。在不含F-电解液中纳米管生成速度很快，可达几微米长,是含F-电解液中生成的纳米管长的许多倍[44]。
采用二次阳极氧化的方法[45,46]可以使二氧化钛纳米阵列的表面更加的光滑。可以选择在第一次阳极氧化后，使用超声震荡并除去形成的二氧化钛膜，留下的浅坑可以作为第二次阳极氧化的模版，诱使二氧化钛纳米管沿着浅坑有序生长。
目前普遍都使用该方法来制备纳米管阵列。因为阳极氧化法不需要太多特殊的设备，反应时间也相对较短，通过改变电解条件就可以轻松控制生成二氧化钛纳米管的形貌,是一种简单的制备纳米管阵列的方法。