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热处理工艺对TiO₂纳米管阵列结构及其光电性能的影响

金冲 , 张卫国 , 姚素薇 , 王宏智

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00054

通过阳极氧化法在钛箔上制备了TiO₂纳米管阵列, 在不同热处理工艺下使其晶化. 利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对TiO₂纳米管阵列的形貌和结构进行了表征. 结果表明, 阳极氧化法制备的TiO₂纳米管经450~750℃热处理后为纳米晶结构, 平均晶粒尺寸随退火温度升高而增大, 相同温度下氮气气氛中热处理的TiO₂平均晶粒尺寸小于空气气氛中热处理的TiO₂. 氮气气氛下退火可拓宽TiO₂由锐钛矿型(Anatase)向金红石型(Rutile)结构转变的热处理温度范围, 650℃以上退火处理后, TiO₂纳米管中掺杂有少量的氮. 光照开路电位测试和稳态极化曲线测试结果表明, 在氮气气氛中、经650℃退火处理2 h制备的TiO₂纳米管阵列电极光电响应性能最佳, 此时TiO₂为锐钛矿型和金红石型的混晶结构.

关键词: TiO₂纳米管 , anneal , crystal structure , photoelectric response