trình anot hóa.
Ti4+ + 6F- => [TiF6]2- (5) TiO2 + 6F- => [TiF6]2- + 2H2O (6) Ở điện cực catot xảy ra quá trình khử : 4H+ + 4e => 2H2 (7) 4H2O + 4e => 2H2 + 4OH- (8)
Như vậy sự anot hóa bao gồm sự oxi hóa điện hóa của titan sang dạng TiO2 vô định hình và sự hòa tan hóa học sang dạng hòa tan Titan florua TiF62- :
Ti + 2H2O – 4e = TiO2 + 4H+ + 6F- = TiF6 2- + 2H2O
SVTH: Hoàng Thị Hằng Page 38
3.1.1. Nghiên cứu cấu trúc dựa trên kết quả đo XRD
Từ kết quả phân tích XRD trên hình 3.3, ta thấy, với mẫu kim loại nền (hình 3.3a), các peak chỉ ra sự có mặt rõ ràng của Ti kim loại, không xuất hiện peak nào đặc trưng cho sự có mặt của TiO2. Mặc dù, trên thực tế, một lớp oxit TiO2 luôn tồn tại trên bề mặt kim loại, tuy nhiên do lớp oxit này rất mỏng nên không thể được thể hiện trên kết quả phân tích XRD. Ở đường cong 3.3b, xuất hiện peak đặc trưng rất rõ rệt của lớp TiO2 ở góc quét 2θ = 25,3o. Đây là kết quả của mẫu sau anot hóa và nung ở 500oC trong 8h. Sau anot hóa, các ống TiO2 nano ở trạng thái vô định hình, vì vậy cần có quá trình xử lý nhiệt để các ống TiO2 nano chuyển về dạng tinh thể, ngoài các peak thể hiện sự có mặt của nền Ti kim loại, peak ở 25,3o đặc trưng cho mặt tinh thể của TiO2 pha Anatas (1999 JCPDS-ICDD File Card # 73-1826, 72-1982).
Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu điện cực trước và sau anot (Thiết bị đo nhiễu xạ tia X- Khoa Hóa Học – Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG Hà Nội).
SVTH: Hoàng Thị Hằng Page 39
3.1.2. Nghiên cứu hình thái bề mặt dựa trên ảnh SEM
Kết quả phân tích hiển vi điện tử quét trên hình 3.4 cho thấy với phương pháp chế tạo anot hóa điện cực Ti trong dung dịch HF và Glycerol, ống TINTs đã được tạo thành trên bề mặt điện cực Ti (hình 3.4a) với độ đồng đều cao trên toàn bộ diện tích bề mặt điện cực (hình 3.4 b), đường kính ống có kích thước khoảng 200 nm.
Hình 3.5 cho thấy, theo cơ chế đã trình bày ở trên, với mẫu anot hóa ở điều kiện điện thế cao, nồng độ HF thấp (Hình 3.5a), quá trình oxy hóa điện hóa xảy ra chiếm ưu thế hơn, quá trình ăn mòn xảy ra chậm hơn, nên việc phát triển ống nano theo chiều sâu bị hạn chế. Do đó, ống gần như không phát triển theo chiều dài mà chỉ tạo bề mặt xốp trên toàn bộ bề mặt điện cực. Trái lại ở điều kiện anot hóa điện thế thấp, nồng độ HF cao (hình 3.5b), quá trình hòa tan hóa học chiếm ưu thế, xảy ra cục bộ trong khi quá trình oxy hóa tạo lớp màng TiO2 diễn ra chậm, dẫn đến bề mặt bị phá hủy mạnh.
Như vậy việc khảo sát điều kiện anot hóa dựa trên điện thế và nồng độ HF trong dung dịch điện phân là rất quan trọng trong việc tìm ra điều kiện anot hóa tối ưu để tổng hợp ống nano TiO2 với độ đồng đều kích thước cao. Qua nghiên cứu, khảo sát ở các điều kiện điện thế và nồng độ HF khác nhau, thấy rằng vùng khảo sát trong dải điện thế U từ 20 V đến 60V với nồng độ HF (% klg) từ 0,5% đến 2,5% là phù hợp, ngoài vùng khảo sát này ra, sản phẩm sau anot không cho kết quả tốt về việc tạo ống nano có cấu trúc đồng đều.