摘 要
纳米材料是21世纪的新材料，其概念在上世纪中叶被科学界提出后得到广泛重视和深入发展。目前，纳米材料己经在国防、电子、冶金、化学、医学等领域展示出良好的应用前景，是当今新材料研究中最富有活力、对社会发展有着重要影响的研究对象。
纳米TiO2作为一种新型无机半导体材料，由于其优良的性能、多样的用途、广阔诱人的应用前景，对它的研究早在上个世纪70年代就己经开展，至今方兴未艾。目前，对TiO2纳米粉体和纳米薄膜的研究较为普遍，而有关TiO2纳米管的报道不多。TiO2纳米管比纳米粉体、薄膜具有更大的比表面积，因而具有更高的表面能，可望在广泛的实际应用领域具有更优良的性质。因此对TiO2纳米管的研究是一个既有理论意义又极具应用价值的课题。
本文利用阳极氧化铝膜为模板，在阳极氧化铝模板形成的孔中用溶胶-凝胶法制备出掺杂稀土元素的TiO2纳米管，运用透射电子显微镜、X射线衍射仪等测试手段对TiO2纳米管的形貌、结构和组成进行表征，并对其形成机理进行理论分析。运用透射电子显微镜对TiO2纳米管的长度和直径进行表征，发现本试验条件下制得的TiO2纳米笯@叽缇龋饩对嘉?0~130nm，内径50~70nm；X射线衍射结果表明，经过一定温度焙烧后的TiO2纳米管的晶型为锐钛矿型，比表面仪分析表明TiO2纳米管比表面积普遍大于TiO2纳米粉比表面积。
关键词：稀土，模板法，溶胶-凝胶法，二氧化钛，纳米管
ABSTRACT
Nano-materials is the 21st century and new materials, the concept was attention and in-depth development.in the middle of last century the scientific community to give extensive. Now, nano-materials has been in defense, electronics, metallurgy, chemistry, medicine and other fields shows a good prospect, is the new material on the most dynamic, social development has an important impact on the study.
Nano-TiO2 as a new type of inorganic semiconductor materials, because of its excellent performance, a variety of purposes, the broad application of enticing prospects of its early research in the last century to the 1970s has been carried out since the ascendant. At present, the Nano TiO2 powder and nano-thin film of the more common, and the reports of TiO2 nanotube little. TiO2 nanotube has a greater surface area and thus has a higher surface energy than the nano-powder, the film.It is expected in a wide range of practical applications with better nature. So the research to TiO2 nanotube is not only a theoretical significance and value highly the subject.
By using anodic alumina film as a template, anodic alumina template in the formation of holes used by Sol - gel REE doping prepared by the TiO2 nanotube, using transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and other means of testing the TiO2 Nanotubes of the morphology, structure and composition were characterized, and the formation mechanism of theoretical analysis. Using transmission electron microscopy TiO2 nanotube on the length and diameter were characterized and found that under the conditions of the test system in the TiO2 nanotube uniform size, diameter of about 80 ~ 130 nm, diameter of 50 ~ 70 nm; X-ray results showed that the After a certain temperature roasting after the TiO2 nanotube crystal for anatase, the surface area for analysis shows that TiO2 nanotube surface area generally larger than TiO2 nano-powder surface area.
Keywords: rare earth, template, sol-gel, titanium dioxide, nanotube
目 录
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1.绪论 1
1.1纳米材料的特性 1
1.2 TiO2纳米粉体的制备方法 2
1.2.1化学法 2
1.2.2物理法 3
1.3 TiO2纳米管的制备方法 4
1.3.1水热合成法 4
1.3.2微波合成法 5
1.3.3阳极氧化法 5
1.3.4模板合成法 5
1.4 TiO2纳米管的应用前景 5
1.5 课题的目的和内容 6
1.5.1本课题的研究任务 6
1.5.2本课题的重点研究内容 6
1.5.3实现途径 6
1.6课题的可行性分析 7
2. 多孔阳极氧化铝膜（AAO膜）的制备与表征 8
2.1.AAO膜的制备实验 8
2.1.1实验仪器 8
2.1.2实验试剂 8
2.1.3实验步骤 8
2.2 结果与讨论 12
2.2.1 热处理的影响 14
2.2.2 电解液的影响 14
2.2.3 阳极氧化电压的影响 14
2.2.4 氧化时间的影响 15
2.2.5 AAO膜的组成部分 16
2.2.6 AAO膜的结构 16
2.3. AAO膜的形成机理 18
2.3.1 阳极氧化原理 18
2.3.2 多孔铝的形成机制 21
2.3.3 纳米孔阵列形成机理分析 25
2.4. AAO膜形成的动力学研究 26
2.4.1 阻挡层的控制过程 26
2.4.2 离子迁移过程 27
2.4.3 多孔层的形成过程 28
3. TiO2纳米管的制备与表征 29
3.1引言 29
3.2 TiO2纳米管的制备 31
3.2.1 实验仪器 31
3.2.2 实验试剂 31
3.2.3 实验原理 31
3.2.4 实验步骤 32
3.3 结果与讨论 33
3.3.1 La掺杂二氧化钛纳米粉SEM形貌 33
3.3.2 La掺杂二氧化钛纳米管SEM形貌 33
3.3.3二氧化钛纳米管XRD谱 33
3.3.4比表面分析 34
3.4 TiO2纳米管的形成机理 35
4.结论与展望 36
4.1结论 36
4.2 展望 36
5.参考文献 39
