[發(fā)明專利]一種超大長徑比細(xì)鈦管內(nèi)表面二氧化鈦納米管陣列的動態(tài)制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610647491.8
• 申請日: 2016-08-09
• 公開（公告）號: CN107699934B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫立東;王曄;香承杰
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;B82Y40/00
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明公開了一種在超大長徑比細(xì)鈦管內(nèi)表面均勻制備二氧化鈦納米管陣列的方法。采用動態(tài)連續(xù)補(bǔ)給電解液的方式，利用同軸結(jié)構(gòu)的電化學(xué)陽極氧化裝置，實(shí)現(xiàn)在超大長徑比細(xì)鈦管內(nèi)表面可控制備二氧化鈦納米管陣列。通過調(diào)控電解液的補(bǔ)給速度，可在長徑比大于300，內(nèi)徑3mm的鈦管內(nèi)表面均勻制備二氧化鈦納米管陣列。該裝置具有電解液動態(tài)連續(xù)補(bǔ)給、自冷卻、操作簡易、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，利用此裝置可以解決細(xì)長鈦管內(nèi)部電解液體積有限、自發(fā)熱等限制納米管生長的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在超大長徑比細(xì)鈦管內(nèi)表面均勻可控制備二氧化鈦納米管陣列的動態(tài)制備方法，屬于金屬表面改性及應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

二氧化鈦(TiO₂)因其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體特性，在濕敏、氣敏、壓敏等傳感器，光電轉(zhuǎn)換、光致變色等光電器件，以及光催化等鄰域具有廣泛應(yīng)用，是全球的研究熱點(diǎn)之一。電化學(xué)陽極氧化法所制備的TiO₂納米管陣列具有高度有序、比表面積大、穩(wěn)定性好，制備操作簡單，成本低廉等特點(diǎn)。自2001年報(bào)道以來(D.Gong,C.A.Grimes,O.K.Varghese,W.Hu,R.S.Singh,Z.Chen,E.C.Dickey,J.Mater.Res.2001,16,3331-3334)，引起全球范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，目前通過調(diào)控工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)TiO₂納米管的可控制備。

然而，截至目前大多數(shù)TiO₂納米管的研究工作均基于平面或者柱狀的金屬鈦基體。本發(fā)明人近年來的研究結(jié)果表明(L.Sun,S.Zhang,Q.Wang,J.Nanosci.Nanotechnol.2014,14,2050-2064)，在傳統(tǒng)的電化學(xué)陽極氧化法的基礎(chǔ)上，通過電極配置方式的改進(jìn)來控制溶液中電場分布，也能夠在鈦管內(nèi)表面生長二氧化鈦納米管陣列。但是，當(dāng)前鈦管長度僅為1.7cm，管徑為1cm，長徑比為1.7(L.Sun,X.Wang,M.Li,S.Zhang,Q.Wang,Langmuir 2014,30,2835-2841)，并且鈦管內(nèi)表面納米管長度不均勻。通過同軸電化學(xué)陽極氧化法，可在長度為100cm，管徑為1cm，長徑比為100的鈦管內(nèi)表面均勻制備二氧化鈦納米管陣列(孫立東、香承杰、黃佳木，中國專利申請201510364379.9)。但是，該靜態(tài)方法不適用更小管徑的鈦管內(nèi)表面二氧化鈦納米管陣列的制備。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種在超大長徑比細(xì)鈦管內(nèi)表面均勻生長二氧化鈦納米管陣列的動態(tài)制備方法，其特征在于包括以下步驟：

利用同心塞，將導(dǎo)電金屬絲固定在鈦管的軸心位置，保持導(dǎo)電金屬絲與鈦管的同軸性，并豎直固定鈦管；

將豎直固定的鈦管下端接動態(tài)連續(xù)補(bǔ)給裝置，動態(tài)連續(xù)補(bǔ)給裝置包括儲液瓶、導(dǎo)液管、流量控制閥、流量檢測儀；

將鈦管外接直流電源正極，導(dǎo)電金屬絲接直流電源負(fù)極，首先開啟供給電解液的流量控制閥，調(diào)節(jié)流量檢測儀，使得電解液自下而上流入鈦管，當(dāng)有電解液從鈦管上端流出時，接通直流電源進(jìn)行陽極氧化；

關(guān)閉直流電源，卸下鈦管，用去離子水進(jìn)行超聲清洗。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所采用的裝置示意圖。

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2的鈦管實(shí)物圖。

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1的100mm鈦管內(nèi)表面均勻生長的二氧化鈦納米管長度與位置關(guān)系曲線。

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例2的930mm鈦管內(nèi)表面均勻生長的二氧化鈦納米管長度與位置關(guān)系曲線。

圖5是本發(fā)明的實(shí)施例1的鈦管內(nèi)表面二氧化鈦納米管截面掃描電子顯微圖像。

圖6是本發(fā)明的實(shí)施例1的鈦管內(nèi)表面二氧化鈦納米管表面掃描電子顯微圖像。

具體實(shí)施方式