TiO2纳米管阵列电合成的扩散-反应耦合强化机制研究

• 作者: 周黄 常禹 范兴 张楠楠 陶长元
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: TiO2纳米管阵列 纳米结构 非线性动力学 化学反应 电化学振荡 线性稳定性分析
• 年，卷（期）: 2021,（10）
• 所属期刊栏目: 催化、动力学与反应器
• 页码范围: 4663-4673
• 页数: 10页
• 分类号: TQ134.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20191292

摘要

研究针对TiO2纳米管材料批量电合成过程的结构有序性耗失问题，考察了TiO2纳米管阵列生长过程中的非线性动力学机制，及其随电解时间等的演变机制。结合扫描电镜（SEM）及电化学分析表明，TiO2纳米管阵列形成是低聚羟基钛中间体扩散-反应耦合过程中的自组织行为。研究建立了电合成体系的反应-扩散动力学方程组，并对其进行了线性稳定性分析，阐释了TiO2纳米管阵列有序结构形成，乃至出现周期性电化学振荡的参数阈值空间，在此基础上提出了TiO2纳米管阵列电合成过程的扩散-反应耦合强化机制。研究提出的非线性动力学机制广泛存在于各种金属的电溶过程中，并对产物结构及过程电耗有深刻影响。这也为新型纳米材料的批量电合成过程强化提供了理论依据。