Production and characterization of TIO2 nanotubes on CP titanium surface

Abstract

Bu çalışmada, titanyum metalinin anodik oksidasyon ile üretilerek düzenli bir şekilde istiflenmiş titanyum dioksit nanotüp yüzeylerinin elde edilmesi ve tavlamanın nanotüp yapılarına olan etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar, yüzey hazırlama, titanyumun anodik oksidasyonu, anodik oksidasyon yapılmış numunelerin tavlanması ve tavlama yapılmadan önce ve sonra gerçekleştirilmiş karakterizasyon çalışmalarını içeren dört ana bölümden oluşmuştur. Ticari saflıktaki (CP) titanyum folyoların anot, platin telin ise katot olarak kullanıldığı anodik oksidasyon işlemleri, ortam koşullarında ve %1 HF içeren bir sulu elektrolit çözeltisi içerisinde gerçekleştirilmiştir. Deneyler, farklı voltajlar altında değişen sürelerle gerçekleştirilmiştir. Anodik oksidasyon işleminin ardından seçilen numunelere 400C ile 700C arasında değişen sürelerle ısıl işlem yapılarak amorf yapının anataz ve rutil fazlarını içeren bir kristal yapıya dönüştürülmesi amaçlanmıştır. Karakterizasyon çalışmaları sonuçlarına göre, düzenli dizilime sahip en uygun nanotüp morfolojisi elde etmek için gerekli anodik oksidasyon parametrelerinin (voltaj ve süre), 10V ve 10 dakika olduğu belirlenmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, üretilen nanotüp morfolojisinin hidrojen sensörü ve fotokataliz gibi uygulamalara uygunluğu bakımından da değerlendirilmiştir.

In this study, production of highly ordered titanium dioxide nanotube layers by anodization of CP titanium foils and the effect of annealing on nanotube structures were investigated. Experimental works consisted of four main steps including surface preparation of CP titanium, anodic oxidation of samples, annealing of anodized samples and characterization works before and after annealing. Anodic oxidation was performed in an aqueous solution of 1% HF under ambient conditions with different anodization potentials and varying time. CP titanium foil was used as anode, while platinum wire was used as cathode. The aim of annealing, which was performed between at 400C to 700C for various times, is to transform amorphous structure of as anodized sample into crystalline structure comprising anatase and rutile modification of TiO2. Based on the results of characterization works, optimum anodization parameters (voltage and time) were determined as 10V for 10 minutes, respectively, to produce a regular arranged nanotube arrays on CP titanium. In addition, obtained experimental results were also evaluated to discuss the availability of the produced nanotube structure for hydrogen sensing and photocatalysis applications.