本發明涉及一種調控二氧化鈦納米管徑的方法，尤其涉及一種超大二氧化鈦納米管徑調控方法。

背景技術：

二氧化鈦納米管具有大比表面積和優良的光電性能，在染料敏化太陽能電池、生物傳感、生物醫藥、氫傳感器、催化劑載體等領域具有廣泛的應用前景。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，因此備受國內外重點關注。通常，陽極氧化法主要采取電解液進行氧化，電解液溶質主要是氟化物，溶劑為醇類物質。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和倒伏的納米管，遮擋了陣列的開口，對實際應用通常有著較大的影響。現有很多技術會采取二次氧化法來獲得形貌更規整的二氧化鈦納米管。cn201110138088.x，東南大學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報道。

技術實現要素：

本發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。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種調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行化學拋光；

b.電解液配制：電解液的由表面活性劑、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.設置電解液溫度，將兩個電極通上直流電壓，進行陽極氧化，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。

優選的是電解液中表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。

優選的是各成分所占電解液體積分數為十六烷基三甲基溴化銨1％-5％，乙二醇68％-70％，氟化銨1％-2％，去離子水為23％-30％。

所述的一種調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0.5-3毫米。

所述的一種調控二氧化鈦納米管徑的方法，其特征在于：所述的化學拋光時間為10秒。

所述的一種調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20℃，直流電壓為60-100v，陽極氧化時間為2-5小時。

優選的是，一種調控二氧化鈦納米管徑的方法，所述直流電壓為100v，陽極氧化時間為5小時。

本發明的原理：對鈦片的前處理和在含有表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨的電解液中和調控電壓下進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。表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨為水溶性陽離子表面活性劑，可以形成膠體，使二氧化鈦納米管在膠體上生成并減少集聚獲得超大、均一的納米管。

有益效果

本發明采用在電解液中加入表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨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540-860nm的二氧化鈦納米管能夠廣泛應用于超級電容器。

附圖說明

圖1實施例1獲得的二氧化鈦納米管徑fetem(場發射掃描電鏡)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(場發射掃描電鏡)圖。

具體實施方式

下面結合實施例，進一步闡述本發明。

實施例1：

將純度為99.9％、厚度為1mm的鈦片在氫氟酸與硝酸體積比為1:1的酸溶液中化學拋光10秒。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。電解液的成分為體積分數1％的十六烷基三甲基溴化銨、1％的氟化銨、70％的乙二醇和28％的去離子水。電解液溫度恒定為20℃，將兩個電極通上60v的直流電壓，陽極氧化2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540nm，長度約為1.06μm，納米管管徑和長度均一。

實施例2：

將純度為99.9％厚度為2mm的鈦片在氫氟酸與硝酸體積比為1:1的酸溶液中化學拋光10秒。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。電解液的成分為體積分數2.5％的十六烷基三甲基溴化銨、1.5％的氟化銨，70％的乙二醇和26％的去離子水。電解液溫度恒定為20℃，將兩個電極通上80v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630nm，長度約為1.82μm，納米管管徑和長度均一。

實施例3：

將純度為99.9％，厚度為3mm的鈦片在氫氟酸與硝酸體積比為1:1的酸溶液中化學拋光10秒。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。電解液的成分為體積分數5％的十六烷基三甲基溴化銨、2％的氟化銨，68％的乙二醇和25％的去離子水。電解液溫度恒定為20℃，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860nm，長度約為2.33μm，納米管管徑和長度均一。

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

本技術：
所附權利要求書所限定的范圍。

技術特征：

技術總結
一種調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行化學拋光；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十六烷基三甲基溴化銨、乙二醇、氟化銨和去離子水組成；設置電解液溫度，將兩個電極通上直流電壓，進行陽極氧化，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幾百納米，管徑和長度均一，可應用于超級電容器。

技術研發人員：張少瑜;胡冬艷;葛少恒;沈穎;王生
受保護的技術使用者：江蘇城鄉建設職業學院
技術研發日：2017.02.10
技術公布日：2017.09.29