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阳极氧化钛纳米阵列的制备及其光生阴极保护性能

的研究

引言

纳米材料因其具有的特殊物理和化学性质，在各个领域都有着广

的应用。其中，纳米阵列是一种具有有序排列的纳米结构，因其表面积

大、光学性质优越等特点，被广泛应用于光电子学、催化、光生化学反

应等领域。本文以阳极氧化钛纳米阵列为研究对象，探究了其制备及其

在光生阴极保护性能方面的应用。

实验方法

制备阳极氧化钛纳米阵列的步骤如下：

1.准备钛基底片。

2.在钛基底片上进行阳极氧化处理。

3.利用水热合成法制备钴酸铝阵列修饰阳极氧化钛纳米阵列。

4.利用紫外（UV）光照射进行臭氧清洗。

5.进行阴极保护实验。

阳极氧化处理是制备阳极氧化钛纳米阵列的核心步骤。首先，将钛

基底片置于3%的氢氟酸溶液中进行清洗。清洗后，在2%的磷酸电解液

溶液中进行阳极氧化。在阳极氧化过程中，控制电解液浓度、电流、电

压、电解时间等参数，调整阵列的形貌、尺寸和密度。阳极氧化钛纳米

阵列的形貌和表面的结构可以通过扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微

镜（AFM）等仪器观察得到。

接下来，利用水热合成法在阳极氧化钛纳米阵列表面修饰钴酸铝阵

列，这一步骤可以增强阳极氧化钛纳米阵列的光催化性能，并且提高了

阵列的稳定性。

在阳极氧化钛纳米阵列制备完成后，在SEM下观察其表面形貌。可

以看到，阳极氧化钛纳米阵列呈现出均匀的纳米柱状结构。在nanowires

上，可以看到有钴酸铝纳米球修饰。这些修饰层可以有效地增强阳极氧

化钛纳米阵列的光催化性能。在阳极氧化钛纳米阵列上敷上一层薄的氧

化钒膜，就可以实现阳极构造的光生阴极保护。

结果与讨论

在光生阴极保护实验中，将制备好的阳极氧化钛纳米阵列和负载有

钒氧化物的复合膜放置于四电极电解池中进行测试。实验中，阳极氧化

钛纳米阵列作为阳极催化剂，使得阳极表面产生电荷分离，从而激发阴

极表面发生还原反应，达到阴极保护的目的。实验结果表明，阳极氧化

钛纳米阵列配合氧化钒薄膜的光生阴极保护性能优异。在降低阴极氧化

钛的催化过程中，其保护性能相对于无阳极氧化钛纳米阵列的阴极氧化

钛增强了三倍以上。

结论和展望

本文以阳极氧化钛纳米阵列为研究对象，探究了其制备及其在光生

阴极保护性能方面的应用。结果表明，通过阳极氧化处理和水热合成法

制备的阳极氧化钛纳米阵列与氧化钒复合膜的组合可以提高阴极保护性

能，具有较好的应用前景。未来，我们将进一步研究钛纳米阵列与其他

材料的结合及其在相关领域的应用。