本發(fā)明涉及二氧化鈦納米管領(lǐng)域，尤其涉及一種超大二氧化鈦納米管徑調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

二氧化鈦納米管具有大比表面積和優(yōu)良的光電性能，在染料敏化太陽能電池、生物傳感、生物醫(yī)藥、氫傳感器、催化劑載體等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。二氧化鈦納米管的制備方法主要有溶膠-凝膠法、模板法、高溫水熱法和陽極氧化法。其中，陽極氧化法工藝簡單，可控性好，因此備受國內(nèi)外重點關(guān)注。通常，陽極氧化法主要采取電解液進(jìn)行氧化，電解液溶質(zhì)主要是氟化物，溶劑為醇類物質(zhì)。采用一次陽極氧化法，會在納米管的開口頂端形成一層無序的雜質(zhì)和倒伏的納米管，遮擋了陣列的開口，對實際應(yīng)用通常有著較大的影響?，F(xiàn)有很多技術(shù)會采取二次氧化法來獲得形貌更規(guī)整的二氧化鈦納米管。cn201110138088.x，東南大學(xué)提出的二氧化鈦納米管陣列的制備方法用二次陽極氧化法制備納米管，但是其中超聲的步驟不僅耗時耗能，而且不能保證所有的一次氧化制備的納米管都被震落。

表面活性劑已經(jīng)作為軟模板制備納米棒、納米管等納米材料的添加劑，cn201310177283.2哈爾濱工程大學(xué)提出的陽離子表面活性劑輔助制備二氧化鈦納米管的方法利用軟模板-水熱法將表面活性劑用于二氧化鈦納米管粉體的制備，獲得更加均勻，成管效率高的管徑。

二氧化鈦管徑增大，有利于提高二氧化鈦納米管的光水解性能。在陽極氧化法中，利用鈦片制備超大管徑的二氧化鈦納米管未見相關(guān)報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是獲得納米管管徑和長度均一，超大管徑的二氧化鈦納米管。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種調(diào)控二氧化鈦納米管徑的方法，其特征在于具體步驟為：

a.將鈦片在酸溶液中進(jìn)行化學(xué)拋光；

b.電解液配制：電解液由表面活性劑、乙二醇、氟化銨和去離子水組成；

c.將拋光后的鈦片放置于一個兩電極的恒溫陽極氧化裝置上，拋光后的鈦片作為陽極，石墨電極為陰極，將兩個電極浸入同一電解液中；

d.設(shè)置電解液溫度，將兩個電極通上直流電壓，進(jìn)行陽極氧化，得到二氧化鈦納米管；

e.用去離子水將二氧化鈦納米管沖洗2-3遍，在空氣中晾干。

優(yōu)選的是電解液中表面活性劑為失水山梨醇油酸酯。

優(yōu)選的是各成分所占電解液體積分?jǐn)?shù)為失水山梨醇油酸酯1％-3％，乙二醇75％，氟化銨1％-2％，去離子水20％-23％。

所述的一種調(diào)控二氧化鈦納米管徑的方法，其特征在于：所述鈦片純度>99％，厚度為1-3mm。

所述的一種調(diào)控二氧化鈦納米管徑的方法，其特征在于：所述的化學(xué)拋光時間為15秒。

所述的一種調(diào)控二氧化鈦納米管徑的方法，其特征在于：所述酸溶液由氫氟酸、硝酸和去離子水組成，氫氟酸、硝酸、去離子水的體積比為1：1：2。

所述的一種調(diào)控二氧化鈦納米管徑的方法，其特征在于：所述的電解液溫度為15℃，直流電壓為100-140v，陽極氧化時間為3-5小時。

優(yōu)選的是，一種調(diào)控二氧化鈦納米管徑的方法，所述直流電壓為140v，陽極氧化時間為4小時。

本發(fā)明的原理：對鈦片的前處理和在含有表面活性劑失水山梨醇油酸酯的電解液中和調(diào)控電壓下進(jìn)行陽極氧化處理以及后處理，獲得管徑、長度均一的二氧化鈦納米管。表面活性劑失水山梨醇油酸酯是油溶性表面活性劑，制作的溶液為油包水型，形成膠粒，膠粒的大小可以控制電解液中的離子分布，二氧化鈦納米管在膠粒上生成并減少集聚獲得超大、均一的納米管。

有益效果

本發(fā)明采用在電解液中加入表面活性劑失水山梨醇油酸酯的陽極氧化法獲得納米管管徑和長度均一，超大管徑的二氧化鈦納米管，管徑為820nm-1μm的二氧化鈦納米管能夠廣泛應(yīng)用于光水解催化劑。

附圖說明

圖1實施例1獲得的二氧化鈦納米管徑fetem(場發(fā)射掃描電鏡)圖；

圖2實施例2獲得的二氧化鈦納米管徑fetem(場發(fā)射掃描電鏡)圖；

圖3實施例3獲得的二氧化鈦納米管徑fetem(場發(fā)射掃描電鏡)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實施例1：

將純度為99.9％、厚度為1mm的鈦片在氫氟酸、硝酸和去離子水的體積比為1：1：2的酸溶液中化學(xué)拋光15秒。將拋光后的鈦片放置于一個兩電極的陽極氧化裝置上，拋光后的鈦片作為陽極，石墨電極為陰極；將兩個電極浸入同一電解液中。電解液的成分為體積分?jǐn)?shù)1％的失水山梨醇油酸酯、75％的乙二醇、1％的氟化銨和23％的去離子水。電解液溫度恒定為15℃，將兩個電極通上100v的直流電壓，陽極氧化5小時，得到二氧化鈦納米管。然后用去離子水將二氧化鈦納米管沖洗2-3遍，在空氣中晾干。制得的納米管的直徑約為820nm，長度約為4.92μm，納米管陣列排列整齊，長度一致，管徑均勻。

實施例2：

將純度為99.9％厚度為2mm的鈦片在氫氟酸、硝酸和去離子水的體積比為1：1：2的酸溶液中化學(xué)拋光15秒。將拋光后的鈦片放置于一個兩電極的陽極氧化裝置上，拋光后的鈦片作為陽極，石墨電極為陰極；將兩個電極浸入同一電解液中。電解液的成分為體積分?jǐn)?shù)1.5％的失水山梨醇油酸酯、75％的乙二醇、1.5％的氟化銨和22％的去離子水。電解液溫度恒定為15℃，將兩個電極通上120v的直流電壓，陽極氧化3小時，得到二氧化鈦納米管。然后用去離子水將二氧化鈦納米管沖洗2-3遍，在空氣中晾干。制得的納米管的直徑約為910nm，長度約為2.64μm，納米管陣列排列整齊，長度一致，管徑均勻。

實施例3：

將純度為99.9％，厚度為3mm的鈦片在氫氟酸、硝酸和去離子水的體積比為1：1：2的酸溶液中化學(xué)拋光15秒。將拋光后的鈦片放置于一個兩電極的陽極氧化裝置上，拋光后的鈦片作為陽極，石墨電極為陰極；將兩個電極浸入同一電解液中。電解液的成分為體積分?jǐn)?shù)3％的失水山梨醇油酸酯、75％的乙二醇、2％的氟化銨和20％的去離子水。電解液溫度恒定為15℃，將兩個電極通上140v的直流電壓，陽極氧化4小時，得到二氧化鈦納米管。然后用去離子水將二氧化鈦納米管沖洗2-3遍，在空氣中晾干。制得的納米管的直徑約為1nm，長度約為4.03μm，納米管陣列排列整齊，長度一致，管徑均勻。

應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于

本技術(shù)：
所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種調(diào)控二氧化鈦納米管徑的方法。將鈦片在氫氟酸和硝酸溶液中進(jìn)行化學(xué)拋光；將拋光后的鈦片放置于一個兩電極的恒溫陽極氧化裝置上，拋光后的鈦片作為陽極，石墨電極為陰極，將兩個電極浸入同一電解液中，電解液由表面活性劑失水山梨醇油酸酯、乙二醇、氟化銨和去離子水組成；設(shè)置電解液溫度，將兩個電極通上直流電壓，進(jìn)行陽極氧化，得到二氧化鈦納米管；用去離子水將二氧化鈦納米管沖洗2?3遍，在空氣中晾干。所獲得的二氧化鈦納米管管徑可達(dá)幾百納米，納米管陣列規(guī)整，管徑和長度均一，可應(yīng)用于光水解氫催化劑。

技術(shù)研發(fā)人員：張少瑜;屠小斌;孟祥軍;許宏良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.02.10
技術(shù)公布日：2017.09.29