一种通透二氧化钛纳米管薄膜的制备及应用

摘要

本发明公开一种通透二氧化钛纳米管薄膜的制备方法及应用。首先是将钛片一次阳极氧化，超声清洗后进行二次阳极氧化生长出二氧化钛纳米管阵列；将上述得到的二氧化钛纳米管阵列进行低温退火；通过高压阳极化，将二氧化钛纳米管阵列从钛基底上快速剥离，得到两端通透、形貌规整的二氧化钛纳米管自支撑薄膜。本发明制备方法简单、价格低廉、环境友好，有利于大规模应用；低温退火处理能够有效保护薄膜的强度和厚度，对薄膜的应用有着非常重要的作用。本发明利用二氧化钛纳米管薄膜模仿生物体中离子通道的智能响应功能，构筑了光响应性的人工离子通道，克服了传统人工离子通道中有机材料的不稳定性和生物材料应用的局限性。

主权项

一种通透二氧化钛纳米管薄膜的应用，其特征在于：将通透二氧化钛纳米管薄膜经过温度为450‑500℃退火工艺处理，薄膜退火升温速率为1℃/min，保温3h，然后应用在光响应人工离子通道中，对紫外光表现出响应性；所述的通透二氧化钛纳米管薄膜通过如下方法制备得到：第一步，一次阳极氧化：将清洗并干燥后的钛片在有机含氟电解液A中进行一次阳极氧化，得到二氧化钛纳米管阵列；所述的有机含氟电解液A的组分为0.25g NH₄F、2ml H₂O和100ml乙二醇；一次阳极氧化以铂片为阴极，钛片为阳极，阳极氧化条件为20～30℃恒温水浴槽中，电压40～60V，时间1小时；第二步，二次阳极氧化：将一次阳极氧化后的钛片依次在HCl和去离子水中超声清洗、干燥；放入有机含氟电解液A中进行二次阳极氧化，得到二氧化钛纳米管薄膜；二次阳极氧化条件为在20～30℃恒温水浴槽中，时间5h，电压为60V；所述HCl浓度为0.5～2M；第三步，低温退火：将二次阳极氧化后的二氧化钛纳米管薄膜进行低温退火处理，低温退火工艺条件为100～300℃低温退火保持3h；第四步，高压阳极氧化：将低温退火后的钛片清洗后放入有机含氟电解液B中，通过高压阳极氧化，二氧化钛纳米管阵列从钛基底表面剥离，得到两端通透、形貌规整的二氧化钛纳米管自支撑薄膜；所述的有机含氟电解液B组分为0.56g NH₄F、0.5ml H₂O和100ml乙二醇；高压阳极氧化电压至少大于二次阳极氧化电压40V；所述的高压阳极氧化的条件为100～140V，25～30℃恒温0.5‑3min。