科创中国

二氧化钛作为一种性能优异的 n 型半导体材料，由于具有良好的化学稳定性、无毒害、无污染、低成本等特性，使其在光电催化剂、染料敏化太阳能电池、自清洁、光解水、储能等领域获得广泛研究与应用。

特别是近年来，随着纳米科技的发展，各种不同形貌结构的 TiO2 相继问世，使 TiO2 材料成为目前应用最广泛的纳米光催化材料，也使其成为最具有开发前途的绿色环保型催化剂材料和光电材料之一。

目前，国内外研究工作主要集中在 TiO2 纳米线、纳米管、纳米棒、纳米带等一维纳米材料的开发上，期望由于“纳米效应”使其在声、光、电、磁、力和热等方面表现更优的性能，其中纳米管更成为纳米材料科技中的热点。自发现碱热法合成 TiO2 纳米管粉末以来，TiO2 纳米管因其具有超大的比表面积及其一维取向性，大大增多了反应活性点并加快了光电子的传输，引起了人们对 Ti02 纳米管制备和性能研究的广泛关注。但是，目前此方法合成的纳米管存在可控性差和提纯困难的问题，尤其是不能达到 TiO2 管定向排布，这样就限制了其性能与应用范围。

后来研究者发现利用阳极氧化的方法可以制备氧化钛纳米管阵列以来，可定向排布的 TiO2 纳米管的制备和性能研究已经取得很大的进展。但目前利用此种方法制备 TiO2 管阵列还存在许多问题，很难制备出无缺限高质量纳米管阵列膜，如所形成的纳米管阵列容易倒伏和聚集，或形成的纳米管阵列膜表层容易形成大的蚀坑或大量沉积物堵塞管口，成为制约其应用的瓶颈。另一方面，新制备的 TiO2 管阵列底端封口，且与钛基底牢固结合，这就阻碍了此种材料在太阳能电池、过滤膜、分离分析等领域的应用。

因此要将 TiO2 管阵列膜进行产业化发展，达到类似目前多孔氧化铝模板商业化生产要求，探寻其与钛基底剥离的方法和通孔工艺以制备完整的大面积无缺限的 TiO2 管阵列通孔自支撑膜，将是最关键的技术和难点。

经过近 10 年的不断努力和探索，我们逐渐克服了上述 TiO2 纳米管材料制备过程中存在的问题，发展了高纯 TiO2 纳米管粉体材料的制备工艺，并达到了批量化生产的要求；同时我们发展了一套完整的阳极氧化 TiO2 纳米管阵列的制备技术，其中包括纳米管材料的管径管长的控制、表面多孔型和非多孔型纳米管阵列的控制、脱膜和通孔技术等，多项技术达到国际领先水平，并申请到了两项国家专利，为TiO2 纳米管阵列材料的工业化生产提供了基本完备的制备工艺。此项技术克服了传统 TiO2 纳米管阵列制备过程中存在的纳米管倒伏、管口封堵、过度刻蚀等技术缺陷，并可以批量大规模地生产多种 TiO2纳米管阵列材料，为其产业化奠定了基础。