[发明专利]一种氢化处理的TiO2纳米管阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种氢化处理的TiO₂纳米管阵列，其特征在于，该氢化处理的TiO₂纳米管阵列中Tiⁿ⁺占钛离子总数的1％～30％，其中n为不大于3的正整数；所述氢化处理的TiO₂纳米管阵列的颜色为黑色或墨绿色，电导率为0.01S·cm^-1～8.9S·cm^-1。

2.根据权利要求1所述的一种氢化处理的TiO₂纳米管阵列，其特征在于，所述氢化处理的TiO₂纳米管阵列中Tiⁿ⁺占钛离子总数的3％～20％。

3.根据权利要求2所述的一种氢化处理的TiO₂纳米管阵列，其特征在于，所述氢化处理的TiO₂纳米管阵列中Tiⁿ⁺占钛离子总数的8％～15％。

4.根据权利要求1所述的一种氢化处理的TiO₂纳米管阵列，其特征在于，所述氢化处理的TiO₂纳米管阵列为掺杂或非掺杂TiO₂纳米管阵列，所述掺杂TiO₂纳米管阵列中的掺杂物为Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的一种、两种或三种。

5.一种制备如权利要求1-4中任一权利要求所述氢化处理的TiO₂纳米管阵列的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将厚度为100μm～300μm的金属片机械加工成面积为1cm²～80cm²的方形片或圆形片，接着将加工后的金属片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后依次用丙酮、乙醇清洗干净，烘干待用；所述金属片为钛片或钛合金片，所述钛合金片中钛的质量百分含量为50％以上，所述钛合金片为二元钛合金片、三元钛合金片或四元钛合金片；

(2)将步骤(1)中烘干后的金属片作为阳极置于电解槽中，以铂片作为阴极，在电压为20V～150V，温度为10℃～70℃的条件下电解氧化7h～128h，然后将电解氧化后的金属片置于无水乙醇中超声振荡，得到与金属片分离的TiO₂纳米管阵列；

(3)将步骤(2)中所述TiO₂纳米管阵列在氢气气氛保护下，温度为200℃～1300℃的条件下热处理0.5h～50h，氢气的流量为2×10^-2m³.min^-1～9×10^-2m³.min^-1，得到氢化处理的TiO₂纳米管阵列。

6.根据权利要求5所述的一种氢化处理的TiO₂纳米管阵列的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述二元钛合金片为TiNb合金片、TiTa合金片、TiZr合金片、TiFe合金片、TiV合金片或TiAl合金片。

7.根据权利要求5所述的一种氢化处理的TiO₂纳米管阵列的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述三元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的两种组成的三元钛合金片。

8.根据权利要求5所述的一种氢化处理的TiO₂纳米管阵列的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述四元钛合金片为Ti与Nb、Ta、Zr、Fe、Al和V中的三种组成的四元钛合金片。

9.根据权利要求5所述的一种氢化处理的TiO₂纳米管阵列的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述电解氧化的电解液中含有质量百分数为0.25％～1.25％的氟化铵，余量为混合溶剂，其中混合溶剂由乙二醇和去离子水按49∶1的体积比混合而成。