Fi-6Al-4V合金表面TiO2纳米管阵列薄膜的制备与光电特性研究.pdfVIP

Ti一6AI一4V合金表面TiO2纳米管阵列薄膜的 制备与光电特性研究 罗保 民 ，杨海滨 12，刘世凯 (1．河南理工大学 ，河南 焦作 454000) (2．吉林大学 超硬材料国家重点实验室，吉林 长春 130012) 摘 要：采用阳极氧化法在 Ti一6A1—4V合金表面制备 了TiO：基纳米管阵列。所用电解液为03‘mol／LH3PO与 0．14mol／LNH4F的混合溶液，使用电压 l050v。用冷场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散x射线荧光光 谱仪(EDX)和x射线衍射仪(XRD)表征了所制备薄膜的形貌、元素组成和晶型结构，用紫外一可见光分光光度计分 析了薄膜的光吸收特性 ，用电化学工作站测试 了其光电特性。结果表明，在20～40v电压下可以做出不同管径的 纳米管，经600oC热处理的样品在可见光区有较好的吸收和光电特性。 关键词：阳极氧化 ；TiO；纳米管阵列；Ti一6A1—4V 中图法分类号：TQ134．1+1，TQ153．6 文献标识码：A 文章编号：1008—5939(2008)10—019—05 和 Ti—Zr—Nb[121等合金表面制备了纳米管阵列薄膜 ， 1 引 言 然而在钛合金表面制备纳米管阵列的研究 目前尚不 TiO：纳米材料是一种重要的无机功能材料 ，因 完善，所制备的薄膜的性能有待进一步提高。本工 具有光催化、光电转化、气敏和湿敏等性能而使其 作采用阳极氧化法在Ti一6A1—4V合金表面制备了自 在光催化降解有机物、太阳能电池、光裂解水制 组装的排列整齐的TiO纳米管阵列，利用冷场发射 氢、传感器等方面具有广阔的应用前景 【。由于 扫描电子显微镜，能量色散x射线荧光光谱仪和x TiO，纳米管具有更大的比表面积和更强的吸附能 射线衍射仪对纳米管阵列进行了表征，考察了电压 力，因此TiO：的光催化性能及光电转换效率有望更 对纳米管形貌的影响。用紫外可见近红外光谱仪测 高。TiO：纳米管的制备方法有模板法5【]、水热合成 试了纳米管阵列薄膜的光吸收特性，用电化学工作 法[6]和阳极氧化法7【]等。由于阳极氧化法是一种简 站测试了其光电性能。 单、可控性较好的制备TiO：纳米管的方法，因此引 2 实验方法 起研究工作者的广泛关注。2005年Macak争s]用阳 极氧化法成功地在钛合金表面制得了TiO基复合氧 2．1 纳米管阵列的制备 化物纳米管阵列。由于在钛合金表面制备的TiO纳 将40mmx25mm~0．5mm的Ti一6A1—4V合金片 米管在生物医学和光催化领域具有重大的应用前 依次采用 1000#，1500和2000#砂纸进行打磨，然 景，因而成为一个新的研究热点。目前已经在 Ti— 后采用超声波分别在丙酮、异丙醇、无水乙醇和去 A1一Nbt引，Ti—A1一Vf81，Ti—Nbt，Ti—Zrtm1，Ti—Mn【“】 离子水中进行清洗，烘干待用 。阳极氧化电源为 收稿 日期：2008—07—29 作者简介：罗保民，男，1980年生，硕士研究生，河南理工大学材料与工程学院，河南 焦作 454000，电话：0391-3987462， E—mail：luobm@126．corn #m辩瀚{………一一一一…～ ㈣∞㈣堕 ㈣毓鳓一………………………一蘩 冀篓 蒸 … PINGGUOwYJ型直流稳压稳流电源，电解质溶液 为0．1mol／LNazSO4溶液。 为0-3mo1]LH3PO和0．14mol／LNHaw的混合溶液， 3 结