在聚合物溶液中二氧化钛纳米管的制备(2)
自从1996年，Hoyer等人[2]在聚合物的模板中通过电化学沉积法初次制备出TiO2纳米管以来，经过几年下来的研究，TiO2纳米管的制备技术已经取得了长足的发展，但现目前所研究的制备方法都还算完美，存在各方面缺陷，各自都有其局限性。为进一步拓展制备TiO2纳米管的新技术，本文通过实验对钛箔片在不同浓度的聚乙二醇（PEG）溶液中进行阳极氧化制备TiO2纳米管。
1.1.1 TiO2纳米管
TiO2是一种用途广泛的半导体纳米材料，根据其晶体结构的形式可以将TiO2分类为：板钛矿（Brookite）、锐钛矿（Anatase）、金红石（Rutile）[3]。三种晶体结构中，板钛矿的稳定性最差，因此其应用范围很有限，在工业上所使用的TiO2通常是锐钛矿或金红石。这两种晶体结构的基本单元相似，相同之处都是一种由一个中心Ti4+与吹冰个O2-构成的八面体。而不同在于，锐钛矿型八面体晶体结构是4条共同边和4个共同角与它附近的8个八面体连接，而金红石型八面体结构则是2条共同边和8个共同角与它附近的10个八面体组合，因而金红石型的TiO2的晶体结构比较紧密，性能也更加稳定[4]。
TiO2纳米材料具有化学性质稳定、资源丰富、无毒无害、耐腐蚀、生物相容性良好以及氧化还原能力高等优点，已经被积极应用到了催化剂、化妆品、环境保护等方面[5-6]。特别是TiO2纳米管，它是TiO2的一种特殊存在形式，集合了TiO2半导体卓越的物理化学性能和纳米管结构的独特三文特征，具有比纳米线、膜更大的比表面积，有效地提升了光催化性能和光电转换效率，因此TiO2纳米管太阳能电池方面具极大的应用价值和研究意义[7]。
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容及方法
综上所述，TiO2纳米管以其卓越的物理化学特性，在生活生产各领域都表现出了极高的研究前景和优良的应用价值。但在实际应用中，通常要求TiO2纳米管具有严格限制的形貌和尺度参数以适用于不同的操作要求。阳极氧化法可以很方便的通过改变工艺条件来控制TiO2纳米管阵列的形貌和尺寸参数，因此对TiO2纳米管制备研究至关重要。
本文所研究的是TiO2纳米管在添加了聚乙二醇（PEG）这种聚合物的电解液中阳极氧化的制备方法，通过实验与分析的方法来研究各工艺参数对TiO2纳米管结构的影响作用，具体研究项目有：
1）阳极氧化温度对TiO2纳米管结构的影响；
2）聚乙二醇浓度对TiO2纳米管结构的影响；
3）阳极氧化电压对TiO2纳米管结构的影响。
1.4 学位论文框架
第一章为绪论章节，阐述了本文的研究意义和课题背景，主要介绍了TiO2纳米管的特点、制备方法、阳极氧化过程、各领域的应用等。
第二章中进行了TiO2纳米管的制备实验，使用阳极氧化法分别在含聚乙二醇和不聚乙二醇溶液中成功制备出规律井序的TiO2纳米管，并获得了相关实验数据。
第三章研究了改变各种工艺条件对所制备TiO2纳米管的不同影响，根据各组实验现象做出了理论解释。
第四章是对全文当前研究工作的总结概括以及对后续研究方向的展望。
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