二氧化鈦納米管的電子輸運性能優(yōu)于顆粒材料，在光伏、光催化、傳感等領域有重要應用前景，備受學術界關注。近期，中科院合肥物質科學研究院固體物理所的尹亮亮博士等研究人員發(fā)明了一種新的高電壓陽極氧化法，通過控制電解液中供氧物種（水）的擴散過程，實現(xiàn)二氧化鈦納米管的快速生長（生長速率高達130 微米每小時）。同時，研究發(fā)現(xiàn)二氧化鈦納米管的直徑隨著偏壓的升高而出現(xiàn)極大值，納米管的生長速度和管徑可以分別調控。

目前二氧化鈦納米管通常采用較低電壓（低于100伏）陽極氧化鈦片的方法獲得，生長速度較慢（一般小于10微米每小時，與電壓成正比），而且由于其管徑與電壓呈線性相關導致生長速度與管徑不能分別調控。以往的研究工作表明，高電壓（高于100伏）下陽極氧化鈦片導致過度腐蝕，不能用于制備二氧化鈦納米管。固體所發(fā)明的這種高壓陽極氧化法操作簡單，管的生長速度快，便于調控二氧化鈦納米管的長度，管徑等參數(shù)，為二氧化鈦納米管的制備提供了一新的途徑，也為后續(xù)組建太陽能電池器件奠定了基礎。

傳統(tǒng)的金屬氧化理論可以解釋低電壓下納米管的直徑和電壓成正比關系，卻不能解釋高電壓下的極大值現(xiàn)象。尹亮亮等研究人員深入分析了金屬陽極氧化過程中的動力學參數(shù)，在現(xiàn)有的理論基礎上提出新的理論模型。該模型擬合結果與實驗值非常符合，對于深入理解高電壓下閥金屬的反常氧化行為奠定了基礎。

此項工作得到了國家自然科學基金、中國科學院“百人計劃”和國家重大科學研究計劃（973項目）的資助。上述研究結果發(fā)表在電化學通訊（Electrochemistry Communications 13 (2011) 454–457）上。

a), b), c)分別為二氧化鈦納米管的正面，背面和側面的掃描電鏡圖片；d) 在水含量不同情況下制備的二氧化鈦納米管直徑與偏壓的關系。

a) 二氧化鈦納米管生長速率和直徑與偏壓的關系曲線；b), c), d) 分別為在150 伏電壓下水的含量、局域溫度和氟化銨的含量對納米管生長速率和直徑的影響。