TiO2纳米管阵列的制备、热处理与高效光催化

“TiO2纳米管阵列的制备、热处理及光催化性能 (2007年)” 本文主要探讨了TiO2纳米管阵列的制备方法、热处理对其结构的影响以及其光催化性能。通过恒压直流阳极氧化法，研究人员成功地制备出具有规则排列的TiO2纳米管阵列。在0.5%（质量分数）HF水溶液作为电解液的条件下，当电压设定在10至20V之间，且氧化时间超过5分钟时，可以形成TiO2纳米管阵列。实验发现，随着氧化电压的增加，纳米管的平均直径和长度都会增大；而随着氧化时间的延长，主要影响的是纳米管的长度，其直径变化相对较小。 在热处理过程中，TiO2纳米管阵列经历了晶型转变。在280℃左右，观察到了锐钛矿相的出现，这是TiO2的一种晶型。当温度升至400℃时，金红石相开始形成。680℃时，这个转变过程基本完成，此时主要由金红石相组成。值得注意的是，即使在600℃高温下，纳米管阵列的结构仍能保持完整。 在光催化性能测试中，采用甲基橙作为降解对象，结果显示，经过氧化电压为20V、氧化时间为20min得到的TiO2纳米管阵列，在400℃热处理后，经过40分钟的光照，甲基橙的光催化降解率可高达99.6%。这表明TiO2纳米管阵列具有优异的光催化活性，可能是因为其大的比表面积和独特的管状结构，有利于光吸收和光生电子-空穴对的有效分离，从而提高了光催化效率。 该研究揭示了TiO2纳米管阵列的制备条件与其性能之间的关系，以及热处理对其结构和光催化性能的影响。这些发现对于优化TiO2纳米管阵列的制备工艺，提升其在光催化、环境净化等领域的应用潜力具有重要意义。此外，对于理解和设计新型光催化剂，以提高太阳能利用效率和环境污染治理效果，也提供了重要的理论依据。