بهبود مورفولوژي و افزايش نظم آرايه نانولوله هاي اكسيد تيتانيم از طريق اكسيداسيون آندي دو مرحله اي در الكتروليت آلي

Developing of morphology and ordering of TiO2 nanotube arrays by two-step anodic oxidation in organic electrolyte

توليد آرايه نانولوله هاي اكسيد تيتانيم (TiO2) با نظم بالا به دليل خواص مطلوب نظير انتقال الكترون سريع و نسبت سطح به حجم بالا از اهميت زيادي برخوردار است. در اين مطالعه، ابتدا تاثير پوليش زيرلايه تيتانيم بر روي بهبود نظم لوله ها بررسي شده و سپس نانولوله هاي با نظم بالا توسط اكسيداسيون آندي دو مرحله اي توليد شده اند. در حين آندايز دانسيته جريان با كمك مولتي متر ديجيتال متصل به كامپيوتر ثبت و مراحل مختلف رشد آرايه نانولوله توسط منحني حاصل مورد تحليل قرار گرفته است. مورفولوژي نانولوله ها در هر مرحله توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي از نوع گسيل ميداني (FESEM) و ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) مورد بررسي قرار گرفته و مشخص گرديد آندايز بر روي زيرلايه تيتانيم پوليش مكانيكي شده نانولوله هاي با سطح فوقاني و توزيع اندازه حفره غيريكنواخت را توليد مي كند. در مقابل با آندايز زيرلايه تيتانيم الكتروپوليش شده، نانولوله هاي با سطح صاف و توزيع اندازه حفره نسبتاً يكنواخت تري ايجاد مي شوند. بر اين اساس با جداسازي لايه نانولوله اي حاصل بر روي تيتانيم الكتروپوليش شده و انجام آندايز مرحله دوم بر روي اين سطح، نانولوله هاي با نظم بالا و توزيع اندازه حفره يكنواخت حاصل شدند.

Highly ordered anodic TiO2 nanotube arrays have attracted great attention due to fast electron transport and high surface - to - volume ratio. In this work, firstly, the effect of different surface characteristics on the structure, tube morphology and ordering of titanium oxide nanoporous films were investigated and then highly ordered anodic TiO2 nanotube arrays were produced by two-step anodic oxidation. Current transients were recorded during the potentiostatic anodization. Morphology of the TiO2 nanotube arrays were studied using field emission scanning electron microscopy (FESEM) and atomic force microscopy (AFM). We found that anodic oxidation of titanium after electropolishing produces the most homogeneous TiO2 nanotubes with a high ordering degree across the surface. FESEM images show that TiO2 nanotube formed on electropolishing surfaces exhibits a smooth surface at the top of the grown film. By contrast, TiO2 nanotube formed on mechanical polishing surfaces exhibits a rough top surface and different tube sizes. As a results, The requisites for the fabrication of extremely regular arrays of valve metal oxide nanotubes are the electropolishing of the valve metal and a two-step anodization process.