Nanotubos de dióxido de anio foram produzidos na superfície da folha metálica de titânio por oxidação anódica eletroquímica, e o diâmetro do tubo e o tamanho da parede dos nanotubos foram controlados ajustando a tensão e o tempo de oxidação anódica, e a morfologia microscópica das matrizes de nanotubos de TiO2 obtidas sob diferentes as condições de preparação foram observadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), e os efeitos da tensão e do tempo de oxidação na morfologia dos arranjos de nanotubos de TiO2 dos nanotubos foram examinados; a forma cristalina dos nanotubos de dióxido de titânio foi ajustada por meio de um processo de tratamento térmico, e a forma do cristal da amostra foi caracterizada por difração de raios X (XRD). A forma do cristal dos nanotubos de TiO2 foi ajustada e a forma do cristal da amostra foi caracterizada por difratômetro de raios X (XRD). Os resultados mostraram que os nanotubos de TiO2 foram ordenados ordenadamente quando oxidados com 0,5% de fluoreto de amônio em solução aquosa de etilenoglicol como eletrólito a 40 V por 30 min; após tratamento térmico a 450 graus por 2 h, a forma cristalina dos nanotubos de TiO2 foi transformada do estado amorfo para TiO2 do tipo anatase, e os nanotubos pareciam ter uma pequena porção de colapso.
TiO, nanotubos são um tipo de material semicondutor com características de não tóxico, quimicamente estável, biocompatível, fácil de preparar e bom fotocatalítico, etc., que são amplamente utilizados nas áreas de biomedicina, tratamento de águas residuais, células solares e defesa nacional devido às suas excelentes propriedades"-. Até agora, houve mais estudos sobre nanotubos de dióxido de titânio na China, e as principais áreas de pesquisa estão relacionadas à modificação de superfície de implantes5, produção de hidrogênio fotocatalítico em células solares sensibilizadas por corantes, e preciosos transportadores de catalisador metálico, etc., mas há menos estudos sobre transportadores de catalisador metálico para aplicações automotivas.Lin Xiaoxia et al.conduziram um estudo sobre o efeito da temperatura do eletrólito em matrizes de nanotubos e propriedades fotovoltaicas.4 Eles investigaram principalmente o efeito da temperatura do eletrólito. no diâmetro interno, na parede e na forma do cristal dos nanotubos, e nas propriedades fotovoltaicas dos arranjos de nanotubos formados em diferentes temperaturas. Xiao Tongxin usou uma oxidação anódica secundária modificada para preparar arranjos de nanotubos de dióxido de titânio organizados e organizados na superfície da folha de titânio, e os nanotubos modificados tiveram melhor eficiência de degradação do laranja de metila em comparação com a oxidação anódica primária convencional. Ning ChengyunIV et al. investigaram os efeitos da concentração de eletrólitos, tensão de oxidação anódica e tempo de oxidação anódica no tamanho e morfologia de matrizes de nanotubos de óxido de titânio. Foi demonstrado que arranjos de nanotubos organizados e ordenados poderiam ser preparados sob a condição de tensão de oxidação anódica de 20V e concentração de eletrólito HF de 0,5%.
1. Introdução
As nanomatrizes de dióxido de titânio preparadas por oxidação anódica de flocos de titânio são usadas principalmente na área médica, produção de hidrogênio fotovoltaico e células solares sensibilizadas por corante.Roman Ioan et al. preparou nanotubos de dióxido de titânio por oxidação anódica de nanotubos de dióxido de titânio em diferentes substratos (titânio, ligas Ti6A14V e Ti6AI7Nb) utilizando etilenoglicol e glicerol como matérias-primas, e analisou os efeitos dos potenciais aplicados e do tempo de processamento nos diâmetros e comprimentos dos nanotubos. Mohamec Ahmed El Ruby et al. prepararam nanotubos de dióxido de titânio por oxidação anódica em diferentes eletrólitos viscosos, como glicerol e etilenoglicol, e investigaram os efeitos da tensão de oxidação anódica, tempo de oxidação, composição química do eletrólito e pH na oxidação anódica. É demonstrado que 5% ou mais de conteúdo de água no eletrólito de glicerol é a chave para preparar nanotubos: o valor H de 6 é favorável para a preparação de matrizes de nanotubos altamente ordenadas e contínuas com comprimentos de até 90{{10} } nm. XiaoPeng et al. preparou matrizes de nanotubos de dióxido de titânio (TNT) pela oxidação anódica de folhas de ferro em diferentes eletrólitos e queimou-as com amônia por quilosecagem em diferentes temperaturas para estudar a condutividade das matrizes de nanotubos antes e depois da calcinação. A condutividade e capacitância dos arranjos de nanotubos foram investigadas antes e depois da calcinação. De modo geral, os nanotubos de TiO produzidos por oxidação anódica estão em estado amorfo e podem ser transformados em anatase ou rutilo por tratamento térmico. No entanto, se a temperatura do tratamento térmico for muito alta, os nanotubos de Ti0 entrarão em colapso. No entanto, existem muitas aplicações potenciais que requerem nanotubos de TiO de um determinado diâmetro para manter intacta a sua morfologia, bem como uma forma de cristal específica. Até o momento, existem poucos estudos sistemáticos sobre o controle de nanocristalitos de TiO e morfologia na superfície de folhas de titânio. Além disso, a maioria dos estudos sobre nanotubos de Ti0 ainda está em fase de pesquisa básica em laboratório, e poucos deles foram aplicados em uma ampla gama de produção prática, principalmente porque os problemas de carregamento sólido dos nanotubos e posterior moldagem do produto não foi bem resolvida. Portanto, o autor pretende preparar nanotubos de TiO com morfologia e formato cristalino controláveis na superfície de uma folha de titânio, que seja muito fácil de ser processado e moldado, pelo método de oxidação anódica e alterando a tensão de gaseificação, o tempo e o processo de tratamento térmico, de modo que fornecer a referência correspondente para sua aplicação na fase posterior.
2. Teste
Folha de titânio ({{0}}.05mmx10mmx15 mm) com 99,9% de pureza foi lavada com acetona, etanol anidro e água deionizada por 10 min para remover manchas superficiais. Após a limpeza, as folhas de titânio foram secas e reservadas. A eletrólise foi realizada utilizando uma fonte de alimentação WYK-6005K DC, com titânio como ânodo e lascas de pedra como cátodo, com espaçamento de cerca de 30 mm, e o eletrólito foi uma solução aquosa de etilenoglicol contendo 0,5% fluoreto de amônio. As tensões de anodização foram 20, 30, 40 e 50 V, e os tempos de oxidação foram 0,5, 1, 2 e 4 h. Após a reação, as amostras foram retiradas imediatamente, enxaguadas com grande quantidade de água deionizada e secas naturalmente, sendo deixadas para uso. As amostras anodizadas foram aquecidas a 450 graus em uma mufla por 2 horas, resfriadas naturalmente até a temperatura ambiente e depois retiradas para uso.
A superfície das amostras foi analisada pelo microscópio eletrônico de varredura eletrônica de emissão de campo Gemini (BRUKER, Alemanha) quanto à morfologia e características dimensionais, e as amostras foram caracterizadas pelo difratômetro de raios X D8-Advance (BRUKER, Alemanha) para análise física Estágio.
Resultados do teste e discussão
Efeito da tensão de oxidação na morfologia superficial de nanotubos de TiO
A morfologia microscópica de nanotubos de TiO preparados por oxidação anódica de nanotubos de TiO em uma solução aquosa de etilenoglicol contendo {{0}},5% de fluoreto de amônio (4:1, v/v) por 4 h em diferentes oxidações tensões (20, 30, 40, 50 V). Pode-se observar que a superfície da folha de titânio oxidada por 4h em diferentes tensões produz uma camada de nanotubos uniformes e regulares, que são distribuídos verticalmente no substrato de titânio. Os nanotubos gerados no substrato de titânio sob a tensão de oxidação de 20V possuem o menor diâmetro. Cerca de 40 ~ 70 nm, a superfície é coberta com muitos nanotubos quebrados, provavelmente porque o tempo de eletrólise é muito longo, o tempo de dissolução dos poços aumenta, o comprimento dos nanotubos aumenta e os nanotubos são polarizados ou mesmo quebrados devido ao nanotubo a parede é muito fina para suportar um certo comprimento dos nanotubos. Há um anel na boca do tubo, que pode ser devido à alta concentração de F e à difusão lenta no eletrólito orgânico do glicol, de modo que a difusão microporosa de F do nanotubo não é suficiente, a taxa de dissolução não é consistente, resultando em a boca Ti0, começou a se dissolver, formando uma estrutura em anel. Ou seja, neste sistema a tensão de oxidação em 20, 30, 40V, tempo de oxidação 4h são gerados nanotubos, com o aumento da tensão, o diâmetro dos nanotubos aumenta, a estrutura fica limpa e ordenada. Quando a tensão atinge 50V, nenhuma estrutura de nanotubos pode ser observada, porque os nanotubos entram em colapso devido à alta tensão, formando uma estrutura porosa semelhante a uma esponja. Isto mostra que no eletrólito de fluoreto de amônio a 0,5% em solução aquosa de etilenoglicol (4: 1, v / v), a magnitude da tensão de oxidação afeta diretamente a formação de estruturas de nanotubos de TiO . Se a voltagem for muito alta, a taxa de dissolução é acelerada e uma estrutura semelhante a uma esponja é formada.
3 Conclusão
O método de oxidação anódica, combinado com tratamento térmico, pode ser usado para obter uma preparação controlada da morfologia e forma do cristal dos nanotubos de TiO. A tensão de oxidação anódica, o tempo de oxidação e o processo de tratamento térmico têm um efeito importante na morfologia e na forma cristalina dos nanotubos de TiO. Sob o mesmo tempo de oxidação, o diâmetro dos nanotubos aumenta com o aumento da voltagem, e a parede dos nanotubos diminui com o aumento da voltagem: sob a mesma voltagem de oxidação, a parede dos nanotubos diminui com o aumento do tempo de oxidação, e o diâmetro dos nanotubos permanece basicamente inalterado. Quando a tensão de oxidação é 20V e o tempo de oxidação é 00,5h, o diâmetro do nanotubo é o menor; quando a tensão de oxidação é 40V e o tempo de oxidação é 0,5h, o diâmetro do nanotubo é maior. Os nanotubos foram parcialmente colapsados após o tratamento térmico, e o tratamento térmico afetou principalmente a estrutura dos nanotubos, e o dióxido de titânio do tipo anatase foi obtido a 450 graus.
