恒电位模式下纯钛阳极氧化膜的形成及结晶特性

华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2012, Vol. 40 ›› Issue (3): 30-36.

恒电位模式下纯钛阳极氧化膜的形成及结晶特性

魏丹夏正斌^† 邢俊恒王莹莹钟理

华南理工大学化学与化工学院，广东广州 510640

收稿日期:2011-11-08 修回日期:2011-12-30 出版日期:2012-03-25 发布日期:2012-02-01
通信作者: 夏正斌(1968-) ，男，博士，副教授，主要从事有机化学及物理化学研究. E-mail:cezhbxia@scut.edu.cn E-mail:wendyweidan@ gmail.com
作者简介:魏丹(1982-) ，女，博士生，主要从事有机化学及物理化学研究．
基金资助:
国家自然科学基金资助项目( 20976058)

Formation and Crystallization Characteristics of Anodic Oxide Film on Pure Titanium in Potentiostatic Mode

Wei Dan Xia Zheng-bin Xing Jun-heng Wang Ying-ying Zhong Li

School of Chemistry and Chemical Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China

Received:2011-11-08 Revised:2011-12-30 Online:2012-03-25 Published:2012-02-01
Contact: 夏正斌(1968-) ，男，博士，副教授，主要从事有机化学及物理化学研究. E-mail:cezhbxia@scut.edu.cn E-mail:wendyweidan@ gmail.com
About author:魏丹(1982-) ，女，博士生，主要从事有机化学及物理化学研究．
Supported by:
国家自然科学基金资助项目( 20976058)

摘要/Abstract

摘要： 以传统的三电极阳极氧化体系为基础，以高纯钛片为工作电极，铂电极为对电极，饱和Ag /AgCl 电极为参比电极，在0. 1mol /L H₂SO₄ 溶液中，采用恒电位氧化法对高纯钛片进行了阳极氧化研究，考查了氧化电位以及氧化时间对TiO₂ 薄膜的形成及结晶特性的影响，并利用扫描电镜－能谱仪，拉曼光谱仪和X 射线光电子能谱仪等对所得到的钛表面阳极氧化膜进行了表征．结果表明，当氧化电位、氧化时间分别为6 V、60min 或者30 V、10min 时，所得到的氧化膜中含有锐钛矿型TiO₂纳米晶; 提高阳极氧化电位、延长氧化时间均有利于钛的各种中间态氧化物向稳定性好的TiO₂转化，并有利于阳极氧化膜中锐钛矿型TiO₂纳米晶的形成和生长，最终致使氧化物薄膜由含少量纳米晶的短程有序结构转变成以锐钛矿相为主体的长程有序结构．

关键词: 钛, 二氧化钛, 阳极氧化, 结晶, 恒电位模式

Abstract:

The anodization of high-purity titanium was carried out via a potentiostatic approach in 0. 1 mol /L H₂SO₄solution,with a traditional three-electrode cell,a high-purity titanium plate,a platinum electrode and a saturated Ag /AgCl electrode respectively as the template,the working electrode,the counter electrode and the reference electrode. Then,the effects of anodization potential and oxidation time on the formation and crystallization characteristics of the anodic titanium oxide films were analyzed,and the films were characterized by means of SEM-EDS,Raman spectroscopy and XPS. The results show that there exist anatase-phase TiO₂ nano-crystals in the films prepared via an anodic oxidation at 6V,60min or at 30V,10min,and that high anodization potential and long oxidation time both promote the transformation of intermediate titanium oxides to stable titanium dioxide and accelerate the formation and growth of the anatase-phase nano-crystals,thus resulting in a structural evolution of the anodic titanium oxide films from a short-range ordered structure with few TiO₂nano-crystals to a long-range one mainly composed of anatase-phase TiO₂ .

Key words: titanium, titanium dioxide, anodic oxidation, crystallization, potentiostatic mode

中图分类号:

TQ 035，TQ 113.21

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