一種分叉型二氧化鈦納米管陣列的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于納米材料的制備方法，特別屬于分叉型二氧化鐵納米管的制備方法。
【背景技術】
[0002] 二氧化鐵納米管陣列在光電、電磁及催化等領域有廣泛的應用。CN201310177510 提供了一種Ξ維有序金屬納米管陣列電極及其制備方法：將多孔膜固定在電極表面，通過 電化學沉積在電極表面直接向多孔膜的孔道內生長納米短棒陣列，向多孔膜的孔道內繼續 化學沉積或電化學沉積合金納米管，對合金納米管陣列電極去合金化，得到具有管壁帶孔 的貴金屬納米管陣列電極，在除膜液中去除多孔膜模板，得到與電極整合一體的Ξ維有序 貴金屬納米管陣列電極。CN201310370880提供了一種二氧化鐵納米管的制備方法。其制 備方法是：將鐵片放入配好的乙醇與丙酬的混合溶液或異丙醇與丙酬的混合溶液中，然后 置于超聲儀中超聲波處理；將鐵片、石墨置于氨氣酸電解液溶液中，并在常溫狀態下，W鐵 片為陽極、石墨為陰極，進行陽極氧化，將氧化后的鐵片進行沖洗，超聲波處理，并賠燒，冷 卻得到二氧化鐵納米管。CN200610035732提供了一種高長徑比二氧化鐵納米管陣列的制 備方法。其制備方法是：將基底材料表面打磨，清洗干凈；配制電解液，并加入醇類添加劑； 用金屬板作為對電極進行電化學陽極氧化，即可在基底材料表面獲得具有高長徑比的Ti02 納米管陣列膜。CN201410143733提供了一種脈沖陽極氧化制備高度有序二氧化鐵納米管陣 列薄膜制備的方法。其制備方法是：用方波陽極氧化技術在金屬鐵基體表面原位合成高度 有序的二氧化鐵納米管陣列薄膜。獲得的二氧化鐵納米管陣列薄膜是具有高度有序的二氧 化鐵納米管陣列薄膜。上述的制備方法存在成本過高的缺陷，或只能制得單一孔徑的納米 管陣列，難W得到預期的形貌。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種形貌可控的二氧化鐵納米管陣列的制備 方法。 陽004]本發明解決技術問題的技術方案為：一種分叉型二氧化鐵納米管陣列的制備方 法，包括W下步驟：預處理工序、陽極氧化工序、退火工序。 陽0化]所述的預處理工序依次包括：
[0006] 1)高溫退火工序：將鐵片在乙醇中清洗后，烘干，然后放入馬弗爐中，W5-15度/ 分鐘程序升溫至450-530度，保溫4-化，隨爐自然冷至室溫；
[0007] 2)超聲清洗工序：將高溫退火好的鐵片放在乙醇溶液（乙醇：去離子水的體積比 為1:1-2)中在超聲波浴中超聲震蕩10-20min，接著用去離子水清洗干凈、風干待用；
[0008] 3)化學拋光工序：在室溫的情況下，將上述已經超聲清洗的鐵片，放置在 0. 01-0. 05mol/L的氨氣酸溶液中，浸泡5-20分鐘，拋光完W后立即用去離子水沖洗，轉移 至氧化槽；
[0009] 所述的陽極氧化工序包括W下步驟：
[0010] 4) 一次陽極氧化工序：室溫下，用石墨片作陰極，電化學拋光好的鐵片為陽極，在 含0. 1-0. 3wt%氣化鋼（氣化錠）的甘油溶液中陽極氧化1-化，電壓為30-60V;
[0011] 5)除陽極氧化膜工序：將一次陽極氧化好的鐵片于分別含有質量濃度6-10%的 憐酸和質量濃度1-5 %的銘酸混合溶液水浴3-lOh，溫度為40-80度； 陽01引6)二次陽極氧化工序：室溫下在含0. 1-0. 3wt%氣化鋼（氣化錠）的甘油溶液中 陽極氧化1-化，電壓為30-60V;調節電壓為原來的-';^：^繼續陽極氧化1-3小時，置于去離子 水中浸泡，沖洗干燥；
[0013] 所述的退火工序為：
[0014] 7)退火工序：將二次陽極氧化處理好的鐵片放入馬弗爐中，300-500度進行退火 處理，升溫速度5-20度/分鐘，恒溫1-地，冷卻至室溫，即可。
[0015] 陽極氧化合成納米管陣列的納米管直徑與陽極氧化的電壓有一定的關系。二 次氧化工序中，第二步的電壓為第一步電壓-、;?^時（即21. 2-42. 4V)，第二步得到的納米 、接器 管直徑就只有前一步的1/2,原先的一根納米管就分成兩根，形成分叉型納米管陣列。本 發明通過調節第一步陽極氧化電壓為30-60V，第二步陽極氧化電壓為前一次的、、(即21. 2-42.4V) 〇
[0016] 本發明中高溫退火工序是將冷壓時鐵片中產生的應力、晶粒破缺等缺陷充分消 除，使晶粒得W長大，晶粒性能得到提高。退火工序是將無定型非晶態向銳鐵礦轉變。
[0017] 本發明采用陽極氧化，在含氣化鋼（氣化錠）的甘油溶液中電腐蝕，提高二氧化鐵 納米管陣列表面光滑度。采用多次陽極氧化除膜前期處理，提高納米管陣列有序度。直接 通過調節電壓分步陽極氧化，制備出分叉型納米管陣列，工藝簡單，制備成本低，靈活調控 納米管陣列的形貌結構。對于陽極氧化生成的二氧化鐵納米管陣列不能歸屬于現有的板鐵 礦，銳鐵礦或金紅石型的二氧化鐵的理論，本發明通過般燒的方法轉化成銳鐵礦或金紅石 型的二氧化鐵。
[001引本發明與現有技術相比，由于本發明所制的二氧化鐵是中空的，在空孔中填充各 種半導體或導體材料，制備半導體的ΡΝ結，形成二極管或Ξ極管陣列。比通過Ν型滲雜和 Ρ型滲雜并緊密接觸制備得到的半導體性能更優良，也可W填充電容性材料，制備超級電容 器。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明的工藝流程圖。
[0020] 圖2為實施例1所制的分叉型納米管的掃描電鏡圖。
[002U圖3為實施例1所制的分叉型納米管的X-射線衍射圖。
【具體實施方式】：
[0022] 下面結合實施例對本發明作詳細的說明。 陽02引實施例1:
[0024] 如圖1所示，一種分叉型二氧化鐵納米管陣列的制備方法，包括W下步驟：預處理 工序、陽極氧化工序。
[00巧]所述的預處理工序依次包括：
[0026] 1)高溫退火工序：將鐵片在乙醇中清洗后，烘干，然后放入馬弗爐中，W5度/分 鐘程序升溫至450度，保溫地，隨爐自然冷至室溫；
[0027] 2)超聲清洗工序：將高溫退火好的鐵片放在乙醇溶液（乙醇：去離子水的體積比 為1 :1)中在超聲波浴中超聲震蕩lOmin，接著用去離子水清洗干凈、風干待用； W28]扣化學拋光工序：在室溫的情況下，將上述已經超聲清洗的鐵片，放置在0.0 lmol/L的氨氣酸溶液中，浸泡5分鐘，拋光完W后立即用去離子水沖洗，轉移至氧化槽；
[0029] 所述的陽極氧化工序包括W下步驟：
[0030] 4) 一次陽極氧化工序：室溫下，用石墨片作陰極，電化學拋光好的鐵片為陽極，在 含0.Iwt%氣化鋼的甘油溶液中陽極氧化1，電壓為30V;
[0031] 5)除陽極氧化膜工序：將一次陽極氧化好的鐵片于分別含有質量濃度6%的憐酸 和質量濃度1%的銘酸混合溶液水浴化，溫度為40度； 陽0巧6)二次陽極氧化工序：室溫下在含0.Iwt%氣化鋼的甘油溶液中陽極氧化比，電 壓為30V;調節電壓為原來的'…(21.2V)繼續陽極氧化1小時，置于去離子水中浸泡，沖洗 、、話、公 :點 干燥；
[0033] 7)退火工序：將二次陽極氧化處理好的鐵片放入馬弗爐中