热处理工艺对TiO2纳米管阵列结构及其光电性能的影响

摘要： 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.