氧化钛是一种具有光电转换和光催化特性的半导体材料。氧化钛的结构形貌对其上述两种性能影响比较显著。本文着重研究了高度有序、垂直于基片的Ti02纳米管阵列制备、改性、热处理及其光催化性能。1.氧化钛纳米管阵列制备、热处理及表征结果以乙二醇、蒸馏水、氟化铵和钨酸铵作电解液,钛片作为阳极,石墨作为阴极,在控制阳极氧化温度(30~50℃)、电压等实验条件下,应用阳极氧化法制备了高度有序排列的TiO2纳米管阵列。SEM结果显示在阳极氧化恒定电压为40V,时间24小时的条件下,温度对其管径大小和管壁厚度影响较大。温度越低管径尺寸和管壁厚度越小。50℃时制备出的TiO2纳米管阵列内径大约为89~102nm,管壁厚度大约在23~28nm;而30℃的TiO2纳米管阵列内径大约为88-94nm,管壁厚度大约在18nm-20nm左右。XRD数据表明其结构大多为锐钛矿型的氧化钛。分别在500℃、700℃和900℃,升温速率5℃/min条件下对样品进行热处理,XRD实验结果表明随着温度升高,其结构由锐钛矿转化为金红石结构。SEM结果表明纳米管阵列转换成颗粒状氧化钛。2.氧化钛纳米管阵列改性、热处理及表征结果通过醋酸钻、醋酸锰及二者混合的饱和溶液对在阳极氧化温度30℃和50℃,电压30V、40V、50V条件下制备的氧化钛纳米管阵列的浸润,后期热处理温度控制为500℃、700℃和900℃条件下实施了钴、锰及钴锰混合阳离子掺杂。SEM结果表明样品表面存在许多颗粒,这与XRD的实验结果新衍射峰的出现吻合,说明过量掺杂的阳离子可能形成了各自的氧化物。3.光催化降解有机污染物系列实验结果表明电解温度、电解电压、阳离子掺杂和热处理温度等实验条件对降解效率均有影响,具体表现在:1)同一热处理温度条件下,电解温度对降解效率有显著影响:其中500℃和700℃热处理的氧化钛纳米管阵列的光催化吸光度随时间变化曲线说明在30℃恒温条件下制备的纳米管阵列比50℃的光催化效率高。2)电解电压和热处理温度对降解效率有明显影响:40V恒压制备的样品的光催化效果明显;通过降解度的计算,η700=1.41205>η1500=1.02209>η900=0.68952,说明700℃煅烧处理的样品光催化效果达到最优;3)阳离子掺杂对降解效率也有显著影响:阳离子掺杂样品光催化降解度变化顺序为:ηd=1.45906>ηC=1.44585>ηb=1.42774>ηa=1.41205(其中ηa。为纯TiO2纳米管阵列,ηb为钴离子掺杂的样品,ηc。为锰离子掺杂的样品,ηd为钻、锰离子混合掺杂的样品),结果表明钻、锰离子混合掺杂的Ti02纳米管阵列光催化效率高于钴、锰离子分别掺杂和纯Ti02纳米管阵列的。