高场阳极氧化法在硅衬底上快速生长高有序TiO2纳米管阵列
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1999年高有序TiO2纳米管阵列的电化学阳极氧化法生长被首次报道后，发现此方法制备的纳米管阵列在防腐蚀、传感器、染料敏化太阳能电池、光催化、生物医学和锂离子电池等等诸多领域具有潜在的应用。迄今为止，在钛箔和合金等表面成功合成了TiO2 纳米管阵列，尤其考虑实际应用后，在ITO和硅表面合成TiO2纳米管阵列尤为重要。而目前的一些报道都是采用较低的阳极氧化电压下合成，在较高的阳极氧化电压下合成高有序、高质量的TiO2纳米管阵列仍然是一种挑战。上海交通大学的郑茂俊教授课题组发明了一种简单易行的在较高电场（90-180 V）下，在硅表面阳极氧化生长高度有序TiO2纳米管阵列的方法，并研究了阳极氧化时间、电压、氟化物含量等对形成纳米管阵列的影响，优化了合成条件。研究发现TiO2纳米管阵列的生长速率在高场下显着提高，与低场（40-60V）相比快了8倍，而且纳米管的长度和生长速率随着电解质中氟化物含量的增加而增加。此工作发表在Nano-Micro Letters 第9卷第2期。详情请阅读全文。
全文链接：http://link.springer.com/article/10.1007/s40820-016-0114-4 【阅读原文】
论文引用信息：
Jingnan Song, Maojun Zheng, Bin Zhang,Qiang Li, Faze Wang, Liguo Ma,Yanbo Li, ChangqingZhu, Li Ma, Wenzhong Shen, Fast growth of highly ordered TiO2 nanotube arrays on Si substrate under high-field anodization. Nano-MicroLett. (2017) 9: 13. http://dx.doi.org/10.1007/s40820-016-0114-4.
【图文导读】
Fig. 1 SEM images of top view (a) and cross section (b) of Ti film deposited by the direct current magnetron sputtering.
Fig. 2 The top (a) and side view (b) of TiO2 NTAs on Si substrate formed at 150 V for 20 s. The top (c) and side view (d) of the sample immersed in a 0.05 wt% HF aqueous solution for 25 min. e The top view of the sample immersed in a 0.05 wt% HF aqueous solution for 40 min. f, g The EDX spectra of the sample shown in Fig. 2c, e, respectively.
Fig. 3 SEM images of TiO2 NTAs prepared at different anodization time a) 2 s,b) 7 s,c) 10 s, d) 20 s, e) 40 s, f) 60 s, g) 90 s, and h) 120 s.
Fig. 4 The top view of TiO2 NTAs grown at different anodization voltages for 20 s: a) 90 V, c) 120 V, e) 150 V, and g) 180 V. b), d), f), h) The corresponding side view.
Fig. 5 The top view of TiO2 NTAs obtained by anodizing in electrolyte containing different NH4F contents a) 0.2 wt%, c) 0.3 wt% and e 0.4 wt% NH4F. b), d), f) The corresponding side view.
Fig. 6 XRD patterns of TiO2 NTAs without heat treatment a) or annealed at 350 ℃ b） 350, c) 550 ℃, and d) 750 ℃.
Fig. 7 Room-temperature Raman spectra of TiO2 NTAs annealed at different temperatures a) unannealed, b） 350, c) 550 ℃, and d) 750 ℃.
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