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阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的可控相转变及表征
  • ISSN号:1004-0609
  • 期刊名称:《中国有色金属学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ153.6[化学工程—电化学工业] O643[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]清华大学深圳研究院低碳能源与节能技术重点实验室,深圳518057, [2]中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51302150,51172053);深圳市基础研究计划项目(JCYJ20130401173600792)
中文摘要:

采用电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,分别在02、N2、5%H2+95%N2(体积分数)和NH3气氛中于400-650℃退火处理,初步实现TiO2纳米管中锐钛矿向金红石相转变的可控制备。采用FESEM、XRD、Raman对退火处理后TiO2纳米管的表面形貌、结构以及相转变等进行表征。结果表明:随着退火温度的升高,在O2气氛退火时,源于Ti基体的吞噬效应(Feeding effect)是导致TiO2相转变的主要原因;在N2和(5%H2+95%N2)气氛退火后,氧空位加速了锐钛矿向金红石相的转变;而在NH3气氛中退火后,N掺杂则有效抑制了锐钛矿向金红石相的转变。在此基础上,对其相转变机理进行了初步探讨,为进一步制备具有可控相含量及微观点缺陷的TiO2半导体和高性能器件提供了有益思路。

英文摘要:

TiO_2 nanotube arrays were prepared by electrochemical anodic oxidation method. Controllable anatase to rutile phase transformation (ARPT) was realized by annealing anodic TiO2 nanotube arrays (TNTs) in O2, N/, 5%H2+95%N2 (volume fraction) and NH3 atmospheres at temperature range of 400-650 ℃. FESEM, XRD and Raman were used to characterize the surface morphology, structure and phase transformation of the annealed TNTs in different atmospheres and temperatures. The results show that the “feeding effect” is mainly responsible for the ARPT of TNTs annealed in O2 with increasing the annealing temperature. Oxygen vacancies induced by N2 and (5%H2+95%N2) atmospheres accelerate the ARPT. Annealing in ammonia efficiently slows down the ARPT due to the N-doping. ARPT mechanisms were further investigated. These results provide us an efficient method to extend the study of synthesis of TiO2 semiconductors and high performance devices with controllable phase contents and point defects.

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期刊信息
  • 《中国有色金属学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国有色金属学会
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南省长沙市中南大学内
  • 邮编:410083
  • 邮箱:f-ysxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88876765 88877197
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-0609
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1238/TG
  • 邮发代号:42-218
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:33974