专利名称：一种合成结晶态二氧化钛纳米管的方法
技术领域：
本发明涉及一种合成结晶态二氧化钛纳米管的方法。
背景技术：
一些半导体金属氧化物广泛应用在气体传感器、生物医药移植、高介电系 数陶瓷、场发射器和光伏电池等众多领域。在纳米尺度下对上述应用领域的金 属氧化物的结构进行控制对提高它们的性能具有明显的作用。
当前，通过阳极氧化法合成的二氧化钛纳米管在光催化、光伏电池和气体 传感器等领域显示了其优越的性能。但是，上述二氧化钛纳米管阵列都是对无
定形的二氧化钛纳米管在不低于45(TC温度下热处理一小时以上而获得的，其高 温热处理无定形的二氧化钛纳米管的目的是为了获得的结晶度高的二氧化钛纳 米管。以前阳极氧化法制备结晶态二氧化钛纳米管的工艺中，都是在纯钛箔表 面通过阳极氧化，然后经高温热处理，可以获得结晶度好的二氧化钛纳米管。 但在形成结晶态二氧化钛纳米管的过程中，同时增加了 二氧化钛纳米管阵列和 钛基底障碍层的厚度；增加的障碍层厚度延长了二氧化钛纳米管阵列的电子传 输到钛金属基底的距离，而且电子传输到钛基底的复合速率也大大增加，从而 降低了光电转换的效率。此外，高温热处理获得的结晶度好的二氧化钛纳米管 阵列在某些领域，例如高分子催化薄膜方面的应用受到温度的限制。因此，在 低温下合成出结晶态的二氧化钛纳米管阵列在一些受高温影响较大的领域方面 获得应用具有十分重要的意义。
目前制备结晶度好的二氧化钛纳米管的工艺包括水热法，溶胶-凝胶法和煅 烧法。水热法制备的二氧化钛纳米管阵列由于氧化物过多的吸附和在形成过程 中对氧化物微米级结构的破坏，导致结晶好的二氧化钛纳米管阵列易于还原， 破坏了原有二氧化钛纳米管的成分；溶胶-凝胶法制备的二氧化钛纳米管阵列则 由于纳米管高的比表面而在合成过程中易于团聚；煅烧法制备的纳米二氧化钛 阵列由于二氧化钛纳米管结晶体太大而不能形成薄的纳米管管壁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单，可以在温度为80-l:30。C条件下合成
出结晶度高的二氧化钛纳米管的方法。本发明以纯钛箔为基底材料，用重量百分比为30%的双氧水在80。C下或用 过硫酸铵在130。C下将纯钛箔热处理，然后将热处理好的钛箔经盐酸浸泡后在恒 压下，放到含氟的电解液里进行阳极氧化处理一定时间即得到结晶度高的二氧 化钛纳米管。
具体步骤为
(1) 根据应用要求选取0. 1-0. 5毫米厚的纯钛箔剪成所要求大小和形状，用 500号碳化硅砂纸打磨抛光钛箔以获得粗糙的表面；
(2) 将步骤(1)被抛光的钛箔先用丙酮超声清洗5分钟，然后用去离子水 超声5分钟；
(3) 将步骤(2)清洗后的钛箔放到重量百分比为30%的双氧水，5毫摩尔/升 的辟u酸钠和O. 5摩尔/升的磷酸混合电解液中，在80。C下浸泡48 - 72小时或在 0. 05摩尔/升的过硫酸铵的电解液中，在13(TC下浸泡3-5小时；
(4) 将经过步骤(3)氧化处理的钛箔在l摩尔/升的盐酸溶液中于室温下冲 洗2小时备阳极氧化用；
(5 )将步骤(4 )的钬箔浸泡在0. 2-0. 4摩尔/升的氟化铵，0. 1摩尔/升的 磷酸和0. 05摩尔/升的双氧水的电解液中，通过恒压恒流电源装置，在30伏下 进行阳极氧化16-20小时；
(6)将经过步骤(5)阳极氧化的钛箔用氮气吹干即得到钛箔表面一层结 晶度好的二氧化钛纳米管。
本发明简单可行，结果可重复性好。
具体实施方式
实施例1:
(1) 选取O. 25毫米厚的纯钛箔用剪刀剪成边长为20毫米的形状，用500号
碳化硅^吵纸打磨抛光钛荡以获得粗糙的表面；
(2) 将步骤(1)被抛光的钛箔先用丙酮超声清洗5分钟，然后用去离子水 超声5分钟；
(3)将步骤(2)清洗后的钛箔放到重量百分比为30%的双氧水，5毫摩尔/ 升的疏酸钠和O. 5摩尔/升的磷酸混合电解液中，在80。C下浸泡48小时；
(4)将经过步骤(3)氧化处理的钛箔在l摩尔/升的盐酸溶液中于室温下冲 洗2小时备阳极氧化用；
(5 )将步骤(4 )的钛箔浸泡在0. 2摩尔/升的氟化铵，0. 1摩尔/升的磷酸和0. 05摩尔/升的双氧水的电解液中，通过恒压恒流电源装置，在30伏下进行 阳才及氧化16小时；
(6)将经过步骤(5)阳极氧化的钛箔用氮气吹干即得到钛箔表面一层结 晶度好的二氧化钛纳米管。 实施例2:
(1) 选取O. 1毫米厚的纯钛箔用剪刀剪成尺寸为宽10毫米长20毫米的长方 形，用500号碳化硅砂纸打磨抛光钛箔以获得粗糙的表面；
(2) 将步骤(1)被抛光的钛箔先用丙酮超声清洗5分钟，然后用去离子水 超声5分钟；
O)将步骤(2)清洗后的钛箔放在O. 05摩尔/升的过硫酸铵的电解液中，在 13(TC下浸泡5小时；
(4)将步骤(3)的产物在l摩尔/升的盐酸溶液中于室温下冲洗2小时备阳 极氧化用。
(4)将经过步骤(3)氧化处理的钛箔浸泡在0. 4摩尔/升的氟化铵，0. 1摩 尔/升的磷酸和0. 05摩尔/升的双氧水的电解液中，通过恒压恒流电源装置，在 30伏下进行阳4及氧化20小时。
(6)将经过步骤(5)阳极氧化的钛箔用氮气吹干即得到钛箔表面一层结 晶度好的二氧化钛纳米管。
权利要求
1. 一种合成结晶态二氧化钛纳米管的方法，其特征在于具体步骤为(1)根据应用要求选取0.1-0.5毫米厚的纯钛箔剪成所要求大小和形状，用500号碳化硅砂纸打磨抛光钛箔以获得粗糙的表面；(2)将步骤(1)被抛光的钛箔先用丙酮超声清洗5分钟，然后用去离子水超声5分钟；(3)将步骤(2)清洗后的钛箔放到重量百分比为30％的双氧水，5毫摩尔/升的硫酸钠和0.5摩尔/升的磷酸混合电解液中，在80℃下浸泡48-72小时或在0.05摩尔/升的过硫酸铵的电解液中，在130℃下浸泡3-5小时；(4)将经过步骤(3)氧化处理的钛箔在1摩尔/升的盐酸溶液中于室温下冲洗2小时备阳极氧化用；(5)将步骤(4)的钛箔浸泡在0.2-0.4摩尔/升的氟化铵，0.1摩尔/升的磷酸和0.05摩尔/升的双氧水的电解液中，通过恒压恒流电源装置，在30伏下进行阳极氧化16-20小时；(6)将经过步骤(5)阳极氧化的钛箔用氮气吹干即得到钛箔表面一层结晶度好的二氧化钛纳米管。
全文摘要
本发明公开了一种合成结晶态二氧化钛纳米管的方法。以纯钛箔为基底材料，用重量百分比为30％的双氧水在80℃下或过硫酸铵在130℃下热处理，然后将热处理后的钛箔经盐酸浸泡后在恒压下，放到含氟的电解液里进行阳极氧化处理一定时间即得到结晶度高的二氧化钛纳米管。本发明提供的温度为80-130℃条件下合成结晶态二氧化钛纳米管的方法简单可行，结果可重复性好。
文档编号C25D11/02GK101545129SQ20091011396
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月2日 优先权日2009年4月2日
发明者李惠敏, 海 王 申请人:桂林工学院