阳极氧化TiO_2纳米管的制备及其热稳定性的研究
CdS敏化TiO_2纳米管的制备和性能研究
Ｋ ｅ ｒ ｓ： Ｃ ａ ｏ ａｔ ｌ； Ｔｉ ａ ｏ ｕ ｅ ｒａ ｙ ｗｏ ｄ ＡＳ ｎ ｎ ｐ ｒｉ ｅ ｃ ０２ｎ ｎ ｔ ｂｓａｒｙ； ｐ ｏｏ ｌｃｒｄ ｈ ｔｅ ｔｏ ｅ ｅ
自 １９ ９ １年 Ｇｒｔｅ 发 明染料 敏 化太 阳能 电池 以 ａｚｌ 来， 有机 染料 敏化 太 阳 能 电 池逐 渐 成 为太 阳能 电池 研究领域 的一 个 热 点 研 究 方 向 ｊ 。然 而 ， 于有 机 由 染料 的不稳定 性 ， 见光 易分 解 ， 以及 有机 染料 的价 格
光 阳极 材 料 。 通 过 改 变 沉 积 液 的 溶 剂 和 控 制 沉 积 次数 ， 究 不 同 量 的 Ｃ Ｓ对 Ｔ０２纳 米 管 薄 膜 的 光 电 性 能 的 影 响 。 研 ｄ ｉ
结果 表 明 ， 以 乙醇 、 在 甲醇 ／ 为 溶 剂 的条 件 下 ， 环 沉 积 ４次 后 制 备 的 Ｃ Ｓ Ｔ Ｏ 水 循 ｄ ／ ｉ ２光 阳 极 表 现 最好 的 光 电 转换 效 率 。
的方法 主 要是 化 学 浴 沉 积 法 ， 然 这 种方 法 操作 简 虽 单 ， 易实 现 ， 是其 制备 的光 阳极材 料 的稳定 性较 容 但 差， 量子 点很 容 易溶 解脱 落 。鉴 于此 ， 实验采 用连 本
续 离子 层 沉 积 法 制 备 Ｃ Ｓ敏 化 Ｔ ０ 纳 米 管 ， 种 ｄ ｉ２ 这 方 法操作 简 单 ， 易 实现 ， 且还 可 以通过调节 盐 的 容 而
浓 度和沉 积 次 数 实 现 对 沉 积 的 Ｃ Ｓ量 子点 的量 的 ｄ
控制。
比较 昂贵 ， 响 了染 料 敏 化 太 阳能 电池 的应 用 。和 影 有机燃料 相 比 ， 由于 无 机 纳 米半 导 体材 料 更 好 的光
TiO_2纳米管阵列的制备及光电性能研究
Ｖａ ｌ ｕｅ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
Ｔ ｉ Ｏ２ 纳米管 阵列的制备及光 电性能研究
Ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｔｉ Ｏ２ Ｎａ ｎ ｏ ｔ ｕ ｂ ｅ Ａｒ ｒ ａ ｙ ｓ
李娜 Ｌ Ｉ Ｎ ａ ； 林仕伟 Ｌ Ｉ Ｎ Ｓ ｌ ｌ ｉ — ｗ ｅ ｉ ： 赵 玉伟 Ｚ ＨＡ ｏ Ｙ ｕ — ｗ ｅ ｉ
（ 海 南 大 学材 料 与 化 工 学 院热 带 岛 屿 资源 先 进 材 料 教 育 部 重 点 实验 室 ， 海口５ ７ ０ ２ ２ ８ ） （ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ ｏ ｆ Ｔ ｒ ｏ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｓ ｌ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ， Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｍａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｆ ｏ Ｈ ａ ｉ ｎ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｈａ ｉ ｋ ｏ ｕ ５ ７ ０ ２ ２ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
阳极氧化物纳米孔道和TiO_2纳米管形成机理的研究进展
Ａｂ ｔａ ｔ Ｓｅｆｏ ｄ ｒ ｄ ｏ ｏ ｓ ａ ｏ ｃ Ｔｉ ａ ｏ ｕ ｅ ｎ ｏ ｈ ｒ ｐ ｒ ｕ ｏ ｉ ｏ ｉｅ （ ＡＯ）ｈ ｖ ｓ ｒｃ： ｌ ｒ ｅ ｅ ｐ ｒ ｕ ｎ ｄｉ Ｏ２ｎ ｎ ｔ ｂ ｓ ａ ｄ ｔｅ ｏ ｏ ｓ ａｎ ｄｃ ｘｄ ｓ Ｐ － ａｅ
ｆ ｒ ｔ ｎ ｍ ｅ ｈ ｉｍ ｓ ｏ ｅ ａ ｏ ａ ｅ ｌ ｎ ｎ ｏ ｕ ｅ ．ｈ ｗｅ ｅｒ ａ ｅ ｅ ｏ ｍａ ｉ ｏ ｃ ａｎ ｓ ｆ ｈ ｘ ｇ ｎ ｌｃ ｌ ａ ｄ ａｎ ｔ ｂ ｓ ｏ ｓ ｖ ，ｈ ｖ ｒ ｍａ ｎ ｄ ｎ ｌ ａ ｎ ｉ ｎ ｗ． ｉ ｅ ｕ ｃ ｅ ｒ ｕ ｔ ｏ ｌ Ｓｉ ｐ ｙ ｒ ｖ ｅ ｎ ｈ ｃ ａ ｉ ｍｓ ｏ ＡＯ ｃ ｍａ ｉ ｎ ｗａｓ ｎ ｔｔ ｅ ａ ｍ ｆｔ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ａｎ ｒ ｍ ｌ ｅ ｉ ｗｉ ｇ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｆ Ｐ ｆｌ ｒ ｔ ｏ ｏ ｈ ｉ ｏ ｈ ｓ ｒ ｓ ａ ｃ ｄ ｗｅ ｗｅ ｅ ｍｏｒ ｅ
TiO_2纳米管阵列的制备及其性能研究
文 章 编 号 ： ６ ２６ ８ （ ０ １ ０ — ２ ２ ０ １ ７ — ９ ７ ２ １ ） ３０ ４ —６
Ｔ Ｏ２ 米 管 阵 列 的 制 备 及 其 性 能研 究 ｉ 纳
赵 延 亮 ，王 志 义
（ 岛科 技 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 青 山东 青 岛 ２ ６ ４ ） ６ ０ ２
ｇ ｔ Ｕｎｄ ｒｔ ｅ ｓ ｍｅ ｕ ｔ ａ ｉ ｌ ｔｅ ｃｔ ｔｏ ｏ． ｅ ｈ ａ ｌｒ ｖ ｏ ｅ ｘ ｉａ ｉ ｎ，ｔ ｅ ｃ ｒ ｎ ｅ ｉｙ ｒｓ ｏ ｓ ｔ ａ ｔ ｂｅ ｈ ｕｒ ｅ ｔｄ ｎｓｔ ｉｅ ａ ｌ ｔａ ｈｅ ｎ ｎｏ ｕ
第 ３ 卷 第 ３期 ２
２１ ０ １年 ６月
青 岛 科 技 大 学 学 报（ 自然 科 学 版 ）
Ｖ １３ ． ｏ． ２Ｎｏ ３
Ｊ ｎ ２ １ ｕ． ０ １
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｄ ｏＵｎｖ ｒ ｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅＥ ｉｏ ） ｏ ｒ ａ ｆＱｉｇ ａ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔ ｒｌ ｅ ｃ ｄｔ ｎ ｙ Ｓｃ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｉ ｎ ｕｂ ｒ ａ ｓ ｗｅ ｅ ｐ ｅ ｒ ｄ ｂ ｏ ｅ ｔｏ ｔ ｔｃ ｏ ｄ ｚ ｔｏ ｎ ｔ ｕ — ０２ ｎａ ｏｔ ｅ ａ ｒ ｙ ｒ ｒ ｐａ ｅ ｙ ｐ ｔ ｎ ｉ ｓ ａ ｉ ｘｉ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ｓ ｒ ｆ ｃ ｆｔ ｎｄｕ ｔ ｉ Ｉｐ ｅｔｔ ｎｉ ｍ ｉｍ ，ｗｅｍａ ｎｌ ｅ ｅ ｒ ｈｅ ｈｅ ｉ ｌ ｅ ｃ ｓ ｏ ｆ ｅ ｅ ｔ ａ ｅ ｏ ｈｅｉ ｓ ｒａ ｕｒ ｉａ ｕ ｆｌ ｉ ｙ ｒ ｓ ａ ｃ ｄ ｔ ｎｆｕ ｎ ｅ ｆｄｉｆ ｒ ｎ
TiO2的实验报告
纳米TiO2的制备及其光催化性能的检验实验报告一、实验目的：1、了解纳米TiO2的性质及应用。
2、掌握制备纳米TiO2的原理和方法，并比较不同方法的优缺点。
3、掌握检验纳米TiO2光催化性能的一般方法。
4、掌握离心机、分光光度计等仪器的使用方法。
二、性质：（1）基本化学性质：纳米TiO2化学性能稳定,常温下几乎不与其它化合物反应,不溶于水、稀酸,溶于氢氟酸和热浓硫酸。
不与空气中CO2 ,SO2,O2等反应,具有生物惰性。
纳米TiO2具有热稳定性,无毒性。
与硫酸氢钾或与氢氧化碱或碳酸碱共同熔融成钛酸碱后可溶于水。
相对密度约4.0。
熔点1855℃。
（2）光催化：纳米TiO2是一种n型半导体材料,禁带宽度较宽,其中锐钛型为3.2eV,金红石型为3.0eV,当它吸收了波长小于或等于387.5nm 的光子后,价带中的电子就会被激发到导带,形成带负电的高活性电子e-,同时在价带上产生带正电的空穴h+,吸附在TiO2表面的氧俘获电子形成•O2-,而空穴则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有强氧化性的•OH,反应生成的原子氧、氢氧自由基都有很强的化学活性, 氧化降解大多数有机污染物,同时空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的有机物质中的电子,使原本不吸收光的物质被直接氧化分解,这两种氧化方式可能单独起作用也可能同时起作用,对于不同的物质两种氧化方式参与作用的程度有所不同。
这些原子氧、氢氧自由基和空穴还能与细菌内的有机物反应,生成CO2、H2O 及一些简单的无机物,从而杀死细菌,清除恶臭和油污。
此外,半导体表面产生的高活性电子具有很强的还原能力,电子受体可直接接受光生电子而被还原, 故也可用来还原去除环境中的某些特定污染物,如: Cu2+等有毒离子。
另外,光催化效率与激发态电子、空穴到达表面的时间有关, 纳米TiO2粒子作为光催化剂, 其粒径越小,电子、空穴到达反应表面的数量越多,光催化效率越高但是,由于TiO2本身禁带宽, 产生的电子-空穴对不仅极易复合而且寿命较短, 光响应范围较窄, 使光催化活性受到了一定的限制,且利用的光谱范围受到一定的限制。
二氧化钛阳极氧化
学号：2009301020094密级：＿＿＿＿＿＿武汉大学本科毕业论文阳极氧化制备TiO2纳米管院系名称：物理科学与技术学院专业名称：物理学类学生姓名：高易指导老师：陈万平教授二零一三年五月BACHELOR'S DEGREE THESIS OF WUHAN UNIVERSITYFabrication of nano-TiO2 byanodization methodCollege: Physics science and TechnologySubject: PhysicsStudent’s Name：Gao YiDirected By：Prof. Chen Wan pingMay 2013郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于培养单位本人签名：＿＿＿＿＿＿日期＿＿＿＿＿＿＿＿摘要纳米技术是在二十世纪末页才逐渐发展起来的新兴的交叉型的前沿学科。
纳米材料通常具有特殊的结构和优异的性能,在纳米器件，光催化，激光，电池等方面有着巨大的应用前景。
因此，找出一种能简便制造纳米管的方法就变得尤为重要。
阳极氧化制备TiO2纳米管不仅成本低廉，反应条件简单可控，而且产物直接生成在电极上，易于分离，受到越来越多的关注与研究。
本文主要通过改变阳极氧化电压得到不同参数的纳米管，通过电镜和XRD来对其进行观测,探讨电压对其形貌的影响关键词：阳极氧化，纳米管，TiO2，AbstractNano-technology is a new, interactive and promising subject which starts at the end of 20th century. nanometer materials always has special structure and excellent performance that brings great applied prospect in nanometer devices, photocatalysis and battery fields. As a result, it’s important to develop a simple and effective way for the Fabrication of nano-TiO-2Anodization method not only has benefits of low costs and simple reaction condition, but also can be separated easily. As a result, more and more attention and investigation are on itIn the present paper, I investigate the different nanotubes by change voltage between the samples. And then I can get results of the question.Key words: anodization nanotube TiO2摘要 (IV)Abstract (I)Key words: (I)第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2 TiO2的结构 (1)1.3 对纳米管进行掺杂 (3)1.4 常见的纳米管制备方法 (3)模版合成法 (3)水热合成法 (4)阳极氧化法 (5)1.3纳米管阵列的应用 (5)光分解制造氢 (5)光催化降解有机物 (6)染料敏化太阳能电池 (6)气敏传感器 (6)第二章实验原理及方法 (7)2.1 TiO2纳米管的形成机理 (7)2.2 实验仪器及原料的介绍 (8)2.3 实验操作及内容内容 (9)2.3.1 电解液的配制 (9)2.3.2 实验材料的清洗 (9)2.3.3 反应 (10)第三章对样品的测量分析 (11)3.1 样品的SEM测量分析 (11)3.1.1 SEM测量的方法 (11)3.1.2 SEM测量的结果 (11)3.1.3 SEM结果的分析与结论 (15)3.2 样品的XRD测量分析 (16)3.2.1 XRD测量的方法 (16)3.2.2 XRD测量的结果 (16)3.2.3 XRD结果的分析与结论 (17)3.3 样品的光催化处理 (18)3.31 光催化测量的方法 (18)3.3.2 光催化的测量结果 (19)3.3.3 光催化的分析与结论 (19)第四章总结与展望 (21)参考文献 (22)致谢 (25)第一章绪论1.1研究背景随着人类进入21世纪，材料和能源问题成为越来越突出的人们关注的重点。
二氧化钛纳米管的制备
3.1 阳极氧化法制备TiO2纳米管的实验装置
1-直流稳压稳流电源；2-石墨电极； 3-钛板；4-石英容器
制备装置主要包括以下几个主要部分： (1) 阳极为钛片、钛合金、钛薄膜等； (2) 阴极为铂片或其它惰性电极； (3) 电解液一般为含氟的电解液； (4) 电源为直流稳压稳流电源。 此外:◆阳极和阴极可通过铜夹片调整距离来调节两个绝缘板间的距离。 ◆在容器中置入温度计用来测量电解液温度, 将容器置入冰水或水浴 锅中可调整电解液温度。 ◆还可向容器中置入磁子进行磁力搅拌, 亦可直接将容器置入超声波清 洗器中进行超声阳极氧化实验。
3.2 阳极氧化法制备TiO2纳米管的生长机理
第一阶段 初始氧化 膜的形成
H2O➝ 2H++O2- (1) Ti-4e➝ Ti4+ (2) Ti4++2O2-➝ TiO2 (3) TiO2 + 6F- + 4H+ →[TiF6]2- + 2H2O （4）
第二阶段 多孔氧化ห้องสมุดไป่ตู้膜的形成
第三阶段 多孔氧化膜 稳定生长
优点：模板法制备 TiO2电极具有合成方法简单、成本低、孔分布均匀、 孔排 列有序、孔径可控、便于自组装等优点。 缺点：管径大（约 200nm）且易形成纤维体，管壁厚，比表面小，受模 板形貌限制且制备过程及工艺复杂。
溶胶-凝胶法在氧化铝模板中合成TiO2纳米管和纳米线的SEM照片
2. 水热合成方法 水热法，又称为化学法，传统的水热法是以密闭的不锈钢釜为反应容器， 采用水溶液作为反应介质，通过对反应器加热，创造一个高温、高压反应环 境，使通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶。近年来，传统方法的基础上 义研发了两种新的方法：超声碱溶法和微波水热法 超声碱溶法是将TiO2纳米 颗粒加入到碱性溶液巾，肯接放人超声仪中进行超声振荡，然后得到TiO2纳 米管。微波水热法是将TiO2粉末加到碱溶液后，经微波加热制得纳米管。 水热合成法制备的TiO2 纳米管杂乱无序，长度、壁厚、管层数难控，构效 关系难以建立。
TiO2纳米管合成方法的简单介绍
TiO2纳米管合成方法的简单介绍试验方法1.原子层积法合成TiO2纳米管背景介绍：常见合成纳米管的方法限制于溶胶-凝胶法，利用氧化铝模板在强酸中的灵敏性。
在这篇文章中，介绍一种新方法，采用原子层沉积方法将TiO2纳米管沉积到氧化铝薄膜上。
在这里，AAO也是作为一种模板，具有以下的特点：孔径为25nm。
在这种的新的方法中：前驱体是钛的醇盐（本方法采用的是：Ti(OCH(CH3)2)4）与水的混合物，载体是N2 气，每一个脉冲为一个反应周期。
2.阳极氧化方法制备纳米管采用一步交流阳极氧化的方法合成具有竹子形貌的双壁TiO2纳米管常见合成TiO2纳米管的方法有：溶胶-凝胶法、水热合成法、超声电化学法、阳极氧化法、微波合成法等，其中最常见的合成法就是阳极氧化钛片，它的主要影响因素有：电解质浓度、外加电压、氧化时间、电化学扫描速率等，影响其结构最近，Albu和其科研团队发现，如果外加电压是交流电，电解质溶液是乙二醇，就会合成竹状的TiO2纳米管，然后制成太阳能染料敏化电池，发现具有比普通平滑结构的纳米管有高的光电转化效率，本文介绍一种新的合成方法：一步到位的阳极氧化方法，合成一种新的结构，包括了竹状和双壁结构的纳米管特征，在这种方法中，双壁结构在加热程序之前就合成了。
其详细过程如下：science 4实验部分，首先都要对钛片（纯度为99.9%，厚度为0.25nm）进行脱油的预处理。
分别用丙酮、异丙醇、甲醇清洗液超声清洗，然后在氮气环境下干燥。
阳极氧化过程：在一个二极体系中进行，阳极为钛片，阴极为铂纱网，电解质溶液为：质量分数为0.25%NH4F的乙二醇溶液，温度为室温。
在阳极氧化过程中电压的控制是通过吉时利2400电源控制器，外加电压在120V/80V(高电位)~40V/20V（低电位）变动。
然后将制得的样本用去离子水清洗，在500℃高温下煅烧2小时，升温和降温的速率保持在2℃/min。
以获得TiO2的锐钛矿型结构，为了比较本实验方法获得的TiO2纳米管的特殊性，在相同的电解质溶液中，外加电压是恒压40V，制得管壁平滑的纳米管。
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*基金项目：国家自然科学基金(项日编号：50872070)北京市教育委员会科技计划基金(项目编号：KM200810025010)吕武龙首都医科大学附属北京口腔医院口腔修复科博士生主治医师北京100050(现在天津医科大学口腔医院)刘宏山东大学晶体材料国家重点实验室教授山东250100堵国君山东大学晶体材料国家重点实验室硕士生山东250100赵越山东大学晶体材料国家重点实验室博士生山东250100张振庭通讯作者首都医科大学附属北京口腔医院主任医师教授北京100050任卫红首都医科大学附属北京口腔医院口腔修复科主任医师副教授北京100050钛具有良好的机械性能、生物相容性和抗腐蚀性，被广泛用作口腔修复和种植材料[1,2]。
然而，钛也是一种生物惰性材料，常需数月才能与骨组织形成化学结合(即骨整合)。
为提高骨整合的速度和质量，常采用物理、化学等方法对钛表面进行改性[2,3]。
阳极氧化制备TiO2纳米管是一种崭新的钛表面改性方法[4]，体外研究表明阳极氧化TiO2纳米管能促进成骨细胞、骨髓间充质细胞在钛表面的黏附、增殖和分化等活性[5,6]，在动物实验中能提高种植体-骨的结合强度[7]。
本文拟探讨阳极氧化制备TiO2纳米管的可行性以及热处理对TiO2纳米管的影响，为TiO2纳米管用于种植体骨整合的研究提供基础。
阳极氧化TiO2纳米管的制备及其热稳定性的研究*吕武龙刘宏堵国君赵越张振庭任卫红【摘要】目的：探讨使用阳极氧化制备TiO2纳米管的可行性以及热处理对TiO2纳米管的影响。
方法：在0.5%HF溶液、20V电压的条件下对钛片进行阳极氧化处理1h制备TiO2纳米管，在不同温度下对TiO2纳米管进行热处理，用扫描电镜和X射线衍射仪观察热处理前后的表面形貌和物相成分。
结果：钛表面形成了直径为70-100nm、管长为300nm的TiO2纳米管；300℃和450℃热处理的TiO2纳米管结构完整，600℃热处理的TiO2纳米管部分区域发生坍塌；700℃热处理的TiO2纳米管完全坍塌；300℃和450℃热处理的TiO2纳米管由无定形转变为锐钛矿，600℃热处理后TiO2纳米管转变成金红石。
结论：阳极氧化法可制备出排列整齐、形貌均一的TiO2纳米管，热处理可改变TiO2纳米管的形貌和物相成分。
关键词：阳极氧化;TiO2纳米管;热处理;结构稳定性[中国图书分类号]R783.1[文献标识码]A[文章编号]1009-3761(2011)02-0111-04Fabrication of TiO2nanotubes by anodization and thermal stability of nanotubesLüWu-long,LIU Hong,DU Guo-jun,ZHAO Yue,ZHANG Zhen-ting,REN Wei-hong.(Department of Prosthodontics, School of Stomatology,Capital Medical University,Beijing100050,China)【Abstract】Objective:To investigate feasibility of fabrication of TiO2nanotubes by anodization and thermal stability of TiO2nanotubes.Methods:TiO2nanotubes were fabricated under the condition of0.5%HF at20V for1h via anodization, then TiO2nanotubes were treated at different temperature.The surface morphologies and crystal structures of samples were examined using SEM and XRD before and after heat treatment.Results:Titanium surface was full of TiO2nanotubes with tube diameter of70-100nm and300nm in length after anodization.TiO2nanotubes architecture was still stable at300℃and450℃,partly collapsed at600℃,and completely collapsed at700℃.The structure of TiO2nanotubes changed from amphous to anatase at300℃and450℃and then to rutile after600℃.Conclusion:TiO2nanotube array was successfully prepared by anodization.Heat treatment could change surface morphologies and crystal structures of TiO2nanotubes.Key words:Anodization;TiO2nanotubes;Heat treatment;Structural stability·论著·1.材料与方法1.1材料和设备TA2纯钛(宝鸡钛业有限公司，陕西)；氢氟酸(上海国药集团化学试剂有限公司，上海)。
阳极氧化设备由作者设计和组装[主要组成部分为高压直流电源(DW-P401-40AC，天津市东文高压电源厂，中国)和磁力加热搅拌器(CJJ78-1，江苏金坛城西晓阳电子仪器厂，中国)]；箱式电阻炉(SX2-10-13，上海试验电炉厂，中国)；扫描电子显微镜-X射线能谱仪(S-4800，Hitachi 公司，日本)；多功能X射线衍射仪(D8advance，Bruker AXS公司，德国)。
1.2方法1.2.1纯钛试件的处理用线切割机将纯钛板切割成工作面积为10mm×10mm的试件，试件表面经100#、240#、400#和600#SiC砂纸打磨后，分别用丙酮、99.9%乙醇和蒸馏水超声10分钟，最后在80℃中干燥备用。
1.2.2TiO2纳米管的制备试验采用恒电位方式进行阳极氧化，在室温下以钛片为阳极，铂片为阴极，0.5%HF水溶液为电解液，电压为20V，阳极氧化时间为1小时，阳极氧化过程始终进行磁力搅拌。
阳极氧化结束后用去离子水冲洗试件，再用蒸馏水超声清洗5分钟，空气中室温干燥。
1.2.3热处理将经过阳极氧化的钛片分为四组，每组两块，分别在300℃、450℃、600℃和700℃下进行热处理，升温速率为5℃/min，保温时间为3小时，然后随炉自然冷却至室温取出，一块用于扫描电镜观察，另一块用于X射线衍射仪检测。
1.2.4TiO2纳米管的表征用机械剪切的方法将一块未进行热处理的阳极氧化钛片切开，用于横断面的观察。
用扫描电子显微镜(SEM)观察TiO2纳米管的表面、横断面形貌以及热处理后的表面形貌，用X射线衍射仪(XRD)分析TiO2纳米管热处理前后的物相成分。
2.结果2.1阳极氧化TiO2纳米管形貌图1(a、b)和图1c分别为阳极氧化TiO2纳米管表面和横断面的SEM照片。
图1(a、b)显示，阳极氧化后钛表面形成了排列整齐、形貌均一的TiO2纳米管，管径约为70-100nm，管壁约为10nm左右。
图1c表明TiO2纳米管长度约为300nm左右。
2.2热处理对阳极氧化TiO2纳米管形貌的影响图2(a-d)分别是TiO2纳米管经300℃、450℃、600℃和700℃热处理后的SEM照片。
300℃和450℃热处理后，TiO2纳米管完整、基本没有发生变化，只是管壁略有增厚；600℃热处理后，TiO2纳米管出现裂纹，且部分区域发生坍塌；700℃热处理后，TiO2纳米管完全坍塌，完全丧失了纳米管的形貌。
2.3热处理对阳极氧化TiO2纳米管物相成分的影响图3为TiO2纳米管经不同温度处理前后a TiO2纳米管顶视图×35000b TiO2纳米管顶视图×100000c横断面图图1阳极氧化TiO2纳米管的SEM照片a300℃b450℃c600℃d700℃图2阳极氧化TiO2纳米管热处理后的SEM 照片的XRD图谱。
从XRD图谱可见，热处理前，TiO2纳米管为无定形的TiO2，衍射峰为衬底钛的衍射峰；300℃和450℃热处理后，仍然以钛的衍射峰为主，但是出现了锐钛矿型TiO2的衍射峰，450℃热处理的锐钛矿型TiO2的衍射峰略有增强；600℃热处理后，金红石型TiO2的衍射峰与钛的衍射峰相当，锐钛矿型TiO2的衍射峰非常弱；700℃热处理后，金红石型TiO2的衍射峰非常强，钛的衍射峰相对很小，而锐钛矿型TiO2的衍射峰消失，说明锐钛矿型的TiO2已经完全转化为金红石型TiO2。
3.讨论Br覽nemark提出的骨整合理论是口腔种植体成功的基础[8]。
为提高骨整合的质量和程度，常采用物理和化学方法对种植体表面改性。
目前，对钛种植体表面进行纳米改性已成为研究热点。
这是由于细胞在机体内接触的界面均是纳米尺度的结构，如上皮基底膜结构包含70nm-100nm的小孔、骨组织的主要无机成分羟基磷灰石直径为2nm-5nm、长度约为50nm，而骨组织的有机成分Ⅰ型胶原则由直径为0.5nm、长约300nm的三链螺旋结构组成。
因此，种植体表面形貌的纳米改性被认为有助于模仿细胞生长环境，能更好、更快地促进骨整合[9]。
阳极氧化在特定的条件下可以在钛表面制备出TiO2纳米管，TiO2纳米管具有高度有序的纳米结构，被认为是一种非常有前途的种植体表面纳米改性方法[5-7,9]。
研究认为锐钛矿型或金红石型TiO2比无定形TiO2有利于成骨细胞增殖[5]，或在模拟体液中显示出更好的生物活性(bioactivity)，有利于羟基磷灰石的生长[10,11]。
由于阳极氧化制备的TiO2纳米管是无定形的TiO2，在热处理转变成锐钛矿型或金红石型TiO2过程中，是否能保持纳米管结构的稳定性，是其能否应用于种植体表面改性的关键。
阳极氧化是指在电场的作用下，阳极表面发生反应形成氧化层。
Gong等[4]在0.5%HF溶液、特定电压下用阳极氧化方法成功在钛表面制备出TiO2纳米管。
阳极氧化制备TiO2纳米管具有以下优点：阳极氧化制备TiO2纳米管只需简单的设备，而且TiO2纳米管高度有序、管径可控。
此外，由于TiO2纳米管从钛基底原位生长出来，与基底结合紧密。