1. IntroductionTiO2 and WO3 are tec

1. Introduction
TiO2 and WO3 are technologically very important semiconductive materials that provide a broad range of specific properties. These make the materials applicable in photocatalysis [1], solar cells [2], photolysis [3], sensing [4], and electrochromic devices [5] and [6]. As these materials become very important in nanotechnology for making very small functional devices with different purposes, it is of high scientific and technological interest to find different strategies, which allow production of nanostructures of these materials in a cheap, tunable and easily controllable manner. Classical approaches to produce for instance nanoporous or nanoparticulate TiO2 layers include typically sol–gel or hydrothermal processes using alkoxides as a starting material [7].

Recently, self-organized TiO2 nanotubes could be grown on Ti [8] using a relatively simple electrochemical approach, that is, anodization in an acidic electrolyte containing fluorides. Later, it was shown that fluoride containing electrolytes could be used to grow tubular or porous oxides also on other valve metals such as Nb, Ta, Hf, Zr, and W [9], [10], [11], [12] and [13]. In all these works, fluoride anions were used to establish conditions that mildly dissolve the anodic oxides while the anodic bias permanently provides new oxide growth. After establishing a steady state between oxide formation and dissolution, an equilibrium situation can be achieved leading to nanotubular or nanoporous oxide layers. This process usually takes up to several hours. For instance, in case of Ti, it has been shown that the growth of nanotubes with different diameters and lengths up to aspect ratios of ∼2000 can be achieved [14], [15], [16], [17], [18] and [19].

Several important applications have already been found for these structures, such as high photoelectrochemical performance under UV [20], [21] and [22] and visible light illumination [23], [24] and [25], hydrogen sensing [26], catalysis [27], [28] and [29], wettability control [30], electrochromism [31], and biological applications [32], [33] and [34]. Recently, Masuda and coworkers presented a striking alternative approach showing first experimental findings [35] that using electrolytes containing perchlorate anions and using a set of specific anodization conditions, it is possible to form bundles of high aspect ratio TiO2 nanotubes on Ti under very rapid growth conditions. These structures are intended to be used in dye-senstitized solar cells. In the present work, we investigate the anodization of Ti and W substrates in aqueous electrolytes with perchlorates or chlorides additions, to explore the general feasibility of this principle and to gain some insight into the growth mechanism of this novel growth approach.

2. Experimental part
Titanium and tungsten foils (0.1 mm, 99.6% purity, Advent Materials) were prior to electrochemical experiments degreased by sonication in acetone, isopropanol and methanol, afterwards rinsed with deionized (DI) water and finally dried in nitrogen stream. The samples were pressed together with a Cu-plate contact against an O-ring in an electrochemical cell (1 cm2 exposed to the electrolyte) and anodized at different potentials in the range of 10–100 V in aqueous electrolytes containing HClO4 and NaClO4 (0.01; 0.05; 0.1, 1 M). Anodization was carried out by stepping the potential to the desired value and holding it at the final value for a given time (typically several minutes). For the electrochemical experiments, a high-voltage potentiostat Jaissle IMP 88 and a conventional three-electrode configuration with a platinum gauze as a counter electrode and the Haber–Luggin capillary with Ag/AgCl (1 M KCl) as a reference electrode were used. All electrolytes were prepared from reagent grade chemicals. Some experiments were conducted at lower temperatures using a Lauda RM6 thermostat with a cooling coil, which was directly immersed in the electrolyte solution. A scanning electron microscope Hitachi FE-SEM S4800 and a transmission electron microscope Phillips CM 30 T/STEM were employed for the morphological and structural characterization of the formed layers. Energy dispersive X-ray analyser (EDX) fitted to the SEM chamber was used for determining the composition.

3. Results and discussion
After some preliminary anodization experiments it was clear that using potential steps in perchlorate or chloride containing electrolytes, passivity breakdown conditions could be established – the latter being in line with extended work on “pitting corrosion” on Ti, see e.g., Ref. [36]. The result is that specific spots on the electrode surface become activated and very high current densities are observed. When stopping this process, after a few minutes, one can see (by eye) several white spots on the sample surface. Using a FE-SEM and zooming in on these locations, one can clearly observe nanotubular morphologies as shown in Fig. 1. Fig. 1a and b shows SEM images of bundles of closely packed TiO2 nanotubes prepared in and Cl− solutions. The tubes have an average diameter of 40 nm, a length of 30 μm, and a wall thickness of about 10 nm. Fig. 1c and d shows SEM images of nanoporous WO3 prepared in and Cl− containing electrolytes. In this case, bundles of WO3 nanopore structures show an average pore diameter of 40 nm, and a structure length of 16 μm.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. บทนำTiO2 และ WO3 เป็นวัสดุ semiconductive เทคโนโลยีสำคัญที่ให้คุณสมบัติที่หลากหลาย ซึ่งทำให้วัสดุใช้ใน photocatalysis [1], เซลล์แสงอาทิตย์ [2] [3], photolysis การตรวจ [4], และอุปกรณ์ electrochromic [5] และ [6] วัสดุเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญมากในนาโนเทคโนโลยีสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กมากทำงานกับวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน มันเป็นน่าสนใจทางวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีสูงเพื่อค้นหากลยุทธ์ต่าง ๆ ซึ่งช่วยให้ผลิตของ nanostructures วัสดุเหล่านี้ในราคาถูก tunable และลักษณะที่สามารถควบคุมได้อย่างง่ายดาย แนวคลาสสิกในการผลิตเช่น nanoporous หรือ nanoparticulate TiO2 ชั้นรวมทั่วโซลเจลหรือกระบวน hydrothermal ใช้ alkoxides เป็นวัสดุเริ่มต้น [7]ล่าสุด nanotubes TiO2 จัดระเบียบตนเองอาจจะปลูกในตี้ [8] โดยใช้วิธีทางเคมีไฟฟ้าค่อนข้างง่าย นั่นคือ anodization ในการอิเล็กโทรเปรี้ยวประกอบด้วย fluorides ภายหลัง จะถูกแสดงว่า ฟลูออไรด์ประกอบด้วยไลต์สามารถใช้ขยายท่อ หรือ porous ออกไซด์ยังบนโลหะอื่น ๆ วาล์วเช่น Nb, Ta, Hf, Zr และ W [9], [10], [11], [12] [13] และ ในผลงานเหล่านี้ทั้งหมด anions ฟลูออไรด์ถูกใช้ในการสร้างเงื่อนไขที่ละลายออกไซด์ anodic mildly ขณะอคติ anodic ถาวรช่วยให้การเจริญเติบโตใหม่ของออกไซด์ หลังจากสร้างท่อนระหว่างออกไซด์กำเนิดและยุบ สถานการณ์ที่สมดุลสามารถทำได้กับชั้นออกไซด์ nanotubular หรือ nanoporous กระบวนการนี้มักจะขึ้นไปหลายชั่วโมง เช่น กรณีตี้ มันได้ถูกแสดงให้เห็นว่า การเติบโตของ nanotubes กับปัจจุบันแตกต่างกันและความยาวขึ้นอยู่กับอัตราส่วนกว้างยาวของ ∼2000 สามารถทำได้ [14], [15], [16], [17], [18] [19] และแล้วพบโปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ ที่สำคัญสำหรับโครงสร้าง เช่นประสิทธิภาพสูง photoelectrochemical ภายใต้ UV [20], [21] และ [22] และปรากฏแสงรัศมี [23], [24] [25], และไฮโดรเจน [26] การตรวจ เร่งปฏิกิริยา [27], [28] [29], และควบคุมความสามารถเปียกได้ [30], electrochromism [31], และการประยุกต์ทางชีวภาพ [32], [33] [34] และ ล่าสุด สึดะและเพื่อนร่วมงานนำเสนอวิธีอื่นโดดเด่นที่แสดงการค้นพบการทดลองแรก [35] ที่ใช้ไลต์ประกอบด้วย perchlorate anions และใช้ชุดของเงื่อนไขเฉพาะ anodization เป็นการรวมกลุ่มแบบฟอร์มของอัตราส่วนกว้างยาวสูง nanotubes TiO2 ในตี้ภายใต้เงื่อนไขที่เติบโตอย่างรวดเร็วมาก โครงสร้างเหล่านี้มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์ย้อม senstitized ในการทำงานปัจจุบัน เราตรวจสอบ anodization ของพื้นผิวตี้และ W ในอควีไลต์กับ perchlorates หรือคลอไรด์เพิ่ม การสำรวจความเป็นไปได้ทั่วไปของหลักการนี้ และเพื่อเป็นกลไกการเจริญเติบโตของวิธีการนี้เจริญเติบโตของนวนิยาย2 การส่วนที่ทดลองไทเทเนียมและทังสเตนฟอยล์ (0.1 มม. ความบริสุทธิ์ 99.6% วัสดุมาถึง) ก่อนการทดลองไฟฟ้าเคมี degreased โดย sonication isopropanol อะซีโตน และเมทานอล หลัง rinsed (DI) น้ำ deionized และแห้งในกระแสไนโตรเจนได้ ตัวอย่างถูกกดกับจาน Cu ติดต่อกับมีโอริงในเซลล์ electrochemical (cm2 1 ที่สัมผัสกับอิเล็กโทรไล) และเครื่องที่ศักยภาพแตกต่างกันในช่วง 10 – 100 V ในไลต์อควี HClO4 และ NaClO4 (0.01; 0.05, 0.1, 1 M) Anodization ถูกดำเนิน โดยก้าวเป็นการระบุค่า และเก็บค่าสุดท้ายในเวลาที่กำหนด (โดยทั่วไปแล้วหลายนาที) การทดลองไฟฟ้าเคมี potentiostat แรงสูง Jaissle IMP 88 โครงสามไฟฟ้าธรรมดากับตาข่ายแพลทินัมเป็นตัวนับ อิเล็กโทรดและแรงฮาเบอร์ – Luggin กับ Ag/AgCl (1 M KCl) เป็นอิเล็กโทรดอ้างอิงที่ใช้ ไลต์ทั้งหมดได้เตรียมรีเอเจนต์เกรดสารเคมี ได้ดำเนินการทดลองบางที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิ Lauda RM6 ด้วยขดทำความเย็น ที่ถูกแช่อยู่ในโซลูชันอิเล็กโทรโดยตรง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนการสแกน S4800 FE SEM ฮิตาชิและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนส่งไขควงซม. 30 T/ก้าน ได้รับการว่าจ้างสำหรับจำแนกสัณฐาน และโครงสร้างของชั้นที่มีรูปแบบ พลังงาน dispersive เอกซเรย์ analyser (เรื่อง) พอดีกับห้อง SEM ที่ใช้สำหรับกำหนดองค์ประกอบ3. ผลลัพธ์ และสนทนาหลังจาก anodization เบื้องต้นบาง experiments นั้น ชัดเจนที่อาจใช้ขั้นตอนใน perchlorate หรือคลอไรด์ประกอบด้วยไลต์ สามารถสร้างเงื่อนไขแบ่งปล่อย – เป็นหลังสอดคล้องกับขยายงานใน "pitting กัดกร่อน" บนตี้ ดูเช่น อ้างอิง [36] ผลคือ กลายเป็นการเปิดใช้งานเฉพาะจุดบนพื้นผิวอิเล็กโทรด และพบสูงมากปัจจุบันความหนาแน่น เมื่อหยุดกระบวนการนี้ หลังจากไม่กี่นาที หนึ่งสามารถมองเห็น (ด้วยตา) จุดหลายสีขาวบนพื้นผิวตัวอย่าง ใช้ FE-SEM และซูมตำแหน่งเหล่านี้ หนึ่งสามารถชัดเจนสังเกต nanotubular morphologies ดังแสดงใน Fig. 1 Fig. 1a และ b แสดงภาพ SEM ของการรวมกลุ่มของ nanotubes TiO2 บรรจุอย่างใกล้ชิดในการเตรียมและการแก้ปัญหา Cl− ท่อมีเส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ย 40 นาโนเมตร ความยาวของ 30 μm และความหนาของผนังประมาณ 10 nm Fig. 1 c และ d แสดงภาพใน SEM ของ WO3 เตรียมใน nanoporous และ Cl− ประกอบด้วยไลต์ ในกรณีนี้ รวมกลุ่มของโครงสร้าง nanopore WO3 แสดงเส้นผ่าศูนย์กลางรูเฉลี่ย 40 nm และโครงสร้างความยาวของ 16 μm

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

1 . บทนำ
) wo3 และมีความสำคัญมาก semiconductive วัสดุที่ให้ช่วงกว้างของ คุณสมบัติเฉพาะ เหล่านี้ทำให้วัสดุที่ใช้ในการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง [ 1 ] , เซลล์แสงอาทิตย์ [ 2 ] , โฟโตไลซิส [ 3 ] - [ 4 ] และอุปกรณ์ [ 5 ] [ 6 ] electrochromic  และ  .เป็นวัสดุเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญในการใช้นาโนเทคโนโลยีสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กมาก ด้วยวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน มันสูงทางวิทยาศาสตร์และสนใจเทคโนโลยีเพื่อหากลยุทธ์ที่แตกต่างกันซึ่งช่วยให้การผลิตนาโนของวัสดุเหล่านี้ในราคาถูกที่สุดและสามารถควบคุมลักษณะแบบคลาสสิกผลิตตัวอย่าง nanoporous หรือ nanoparticulate TiO2 ชั้นรวมโดยปกติโซล–เจลหรือ hydrothermal กระบวนการที่ใช้ alkoxides เป็นวัสดุเริ่มต้น [ 7 ] .

เมื่อเร็วๆ นี้ self-organized นาโน TiO2 สามารถเติบโตในทิ [ 8 ] โดยใช้วิธีทางเคมีไฟฟ้าที่ค่อนข้างง่ายนั่นคือโนไดเซชั่นในกรดอิเล็กโทรไลต์ที่มีฟลูออไรด์ . ต่อมาพบว่าฟลูออไรด์อิเลค สามารถใช้ปลูกท่อหรือรูพรุนออกไซด์บนวาล์วโลหะอื่น ๆเช่น NB , TA , HF , ZR , และ W . [ 9 ] , [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] และ   [ 13 ] ในงานทั้งหมดเหล่านี้ ฟลูออไรด์ไอออนถูกใช้เพื่อสร้างเงื่อนไขที่ละเมียดละไมออกไซด์ anodic ละลายในขณะที่การตั้งค่าถาวรมีการเจริญเติบโตแบบใหม่หลังจากการสร้างสภาวะระหว่างการเกิดออกไซด์ และยุบ สมดุลสถานการณ์สามารถบรรลุสู่ nanotubular หรือชั้นออกไซด์ nanoporous . กระบวนการนี้มักจะใช้เวลาไปหลายชั่วโมง ตัวอย่างเช่นในกรณีของตี๋ มันได้ถูกแสดงให้เห็นว่าการเจริญเติบโตของนาโนที่มีขนาดแตกต่างกันและความยาวถึงอัตราส่วนของ∼ 2000 ได้ [ 14 ] , [ 15 ] [ 16 ] , [ 17 ][ 18 ] และ   [ 19 ] .

สําคัญหลายโปรแกรมได้พบเหล่านี้โครงสร้าง เช่น photoelectrochemical ประสิทธิภาพสูงภายใต้ UV [ 20 ] , [ 21 ] และ [ 22 ] และ  มองเห็นแสงส่องสว่าง [ 23 ] , [ 24 ]   และ [ 25 ] [ 26 ] การตรวจจับไฮโดรเจนปฏิกิริยา [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]    และเปียก , การควบคุม [ 30 ] , เคยู [ 31 ] , และการประยุกต์ใช้ [ 32 ] [ 33 ] และชีวภาพอะไรไหม [ 34 ] เมื่อเร็วๆ นี้มัตสึดะ และเพื่อนร่วมงานได้เสนอแนวความคิดที่โดดเด่นแสดงแรกค้นพบ [ 35 ] ทดลองที่ใช้อิเล็กโทรไลต์ที่มีเรตไอออน และใช้ชุดของเงื่อนไขที่โนไดเซชั่นที่เฉพาะเจาะจง มันเป็นไปได้ที่จะสร้างการรวมกลุ่มของนาโน TiO2 สูงอัตราส่วนใน Ti ภายใต้เงื่อนไขการเติบโตอย่างรวดเร็วมาก โครงสร้างเหล่านี้มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ในการย้อม senstitized เซลล์แสงอาทิตย์ในงานปัจจุบัน เราศึกษาโนไดเซชั่นของ Ti และพื้นผิวในสารละลายอิเล็กโทรไลต์กับ W perchlorates หรือคลอไรด์เพิ่ม เพื่อสำรวจความเป็นไปได้ทั่วไปหลักการนี้ และเพื่อจะได้มีความเข้าใจในกลไกของการเติบโตแบบใหม่นี้

2 ส่วน
ไทเทเนียมและทังสเตนแบบฟอยล์ ( 0.1 ไหมมม ความบริสุทธิ์คือ %วัสดุเข้ามา ) ก่อนการทดลองใช้ degreased โดย sonication ในอะซิโตน เมทานอลและไอโซโพรพานอล หลังจากนั้นล้างด้วยน้ำคล้ายเนื้อเยื่อประสาน ( DI ) และสุดท้าย แห้งในกระแสไนโตรเจนจำนวนกดเข้าด้วยกันด้วยทองแดงแผ่นติดต่อกับโอริงในเซลล์ไฟฟ้าเคมี ( 1 รึเปล่า CM2 ตากไลท์ ) และวัสดุที่ศักยภาพที่แตกต่างกันในช่วงของ 10 – 100   V ในสารละลายที่มีอิเล็กโทรไลต์ hclo4 naclo4 ( 0.01 และ 0.05 0.1 , 1 รึเปล่า ; ; M )โนไดเซชั่นได้ดำเนินการโดยก้าวที่มีค่าที่ต้องการ และกดค้างไว้ที่ค่าสุดท้ายสำหรับเวลาที่กำหนด ( มักหลายนาที ) สำหรับการทดลองทางเคมีไฟฟ้าไฟฟ้าแรงสูง โพเทนทิโอ jaissle IMP และแบบสามขั้วการกำหนดค่าแพลทินัมเป็นขั้วเคาน์เตอร์ผ้าพันแผลและฮาเบอร์– luggin ฝอยกับ AG 0.46% ( 1 ไหม M . ) เป็นขั้วไฟฟ้าอ้างอิงมาใช้ ทั้งหมดเป็นเตรียมจากสารเคมีเกรด 3 . การทดลองการลดอุณหภูมิโดยใช้เทอร์โมเลาดา rm6 ด้วยความเย็นขดโดยตรงซึ่งเป็นแช่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ . เป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนบริษัท ฮิตาชิ fe-sem s4800 และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ฟิลลิปซม. 30 T / ก้านอยู่ในลักษณะทางสัณฐานวิทยาและการศึกษาโครงสร้างของรูปแบบชั้น เครื่องวิเคราะห์รังสีเอกซ์พลังงานกระจายตัว ( การวัด ) ประกอบกับ SEM หอการค้าถูกใช้เพื่อกำหนดองค์ประกอบ . .

3 ผลและการอภิปราย
หลังจากการทดสอบบางอย่างโนไดเซชั่นเบื้องต้น มันชัดเจนว่า ขั้นตอนการใช้ศักยภาพในเรตหรือคลอไรด์ที่มีอิเล็กโทรไลต์ เงื่อนไขรายละเอียดเองที่สามารถจะจัดตั้งขึ้นโดยสอดคล้องกับการขยายงาน หลังถูก " เกิดการกัดกร่อน " ตี๋ เห็นเช่นอ้างอิง [ 36 ]ผลที่ได้คือที่จุดเฉพาะบนพื้นผิวขั้วกลายเป็นเปิดใช้งานและความหนาแน่นกระแสสูงมาก มีการตรวจสอบ เมื่อหยุดกระบวนการนี้ หลังจากไม่กี่นาที , หนึ่งสามารถเห็นได้ ( ด้วยตา ) หลายจุดสีขาวบนพื้นผิวตัวอย่าง ใช้ fe-sem และซูมในสถานที่เหล่านี้ หนึ่งอย่างชัดเจนสามารถสังเกต nanotubular สัณฐานดังแสดงในรูปที่ 1 ภาพประกอบ1A และ B แสดงภาพ SEM ห่อบรรจุอย่างใกล้ชิดและ Cl − ) นาโนที่เตรียมไว้ในโซลูชั่น หลอดมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 40 ทำไม nm ,  μความยาว 30 เมตร และมีความหนาประมาณ 10   nm . รูป c และ d แสดงภาพ SEM ของ nanoporous wo3 เตรียมและ Cl −ที่มีไลท์ ในกรณีนี้ การรวมกลุ่มของโครงสร้าง nanopore wo3 แสดงขนาดรูพรุนเฉลี่ย 40 ไหมนาโนเมตรและโครงสร้างของ μความยาว 16 เมตร