一种蜂窝状有序的二氧化钛纳米管阵列膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种蜂窝状有序的二氧化钛纳米管阵列膜及其制备方法。蜂窝状有序的二氧化钛纳米管阵列膜是由上、下两层有序结构组成，上层大直径的正六边形二氧化钛纳米孔阵列及下层小直径的二氧化钛纳米管阵列组成，并且下层的纳米管孔口端位于上层二氧化钛纳米孔中，与上层纳米孔相互贯通，形成蜂窝状结构。本发明所采用方法操作简单、设备低廉，并且可以通过改变阳极氧化电压及氧化时间，能有效地控制该结构的参数；而且这种分级结构二氧化钛可在染料敏化太阳能电池、气体传感器、光解水制氢以及光子晶体方面得到广泛的应用。

主权项

一种蜂窝状有序的二氧化钛纳米管阵列膜，其特征在于：所述蜂窝状有序的二氧化钛纳米管状阵列膜，由上、下两层二氧化钛纳米孔组成，并支撑于钛片衬底之上；所述上层二氧化钛纳米孔为有序的正六边形阵列，其孔径为70‑250nm；所述下层二氧化钛纳米孔实为二氧化钛纳米管，其开口端是位于上层纳米孔中，并且各管开口端在轴向上互相黏合，并且下层孔的孔径为15‑40nm，深度为100‑2000nm；所述的蜂窝状有序的二氧化钛纳米管阵列膜的制备方法，包括以下步骤：（1）首先将纯的钛片放入乙醇和丙酮的混合溶液里超声清洗55‑65min去除表面的有机物，然后再用去离子水反复清洗，并晾干；（2）将清洗晾干后的钛片放入含有0.2mol/L氢氟酸的乙二醇溶液中进行阳极氧化，其中氧化电压为95‑105V，氧化时间为1.2‑1.5h，钛片表面形成二氧化钛纳米管阵列；（3）将在氢氟酸乙二醇电解质中阳极氧化的钛片取出，置于无水乙醇中，并通过超声振荡，使得钛片表面的二氧化钛纳米管阵列被移除，在钛片衬底上留下有序排列的圆形二氧化钛纳米孔；（4）配制含有0.26mol/L氟化铵的乙二醇电解质，并将经过步骤（3）处理后的钛片放入该电解质中进行第二次阳极氧化，其氧化电压为15‑30V，氧化时间为10‑70min，该阳极氧化过程可在步骤（3）中获得的圆形二氧化钛纳米孔内生成更小直径的二氧化钛纳米管阵列，同时步骤（3）中获得的圆形二氧化钛纳米孔直径扩大，并圆形孔转变成正六边形孔，从而在钛片上形成蜂窝状有序二氧化钛纳米管阵列膜。