论文部分内容阅读
作为重要的功能材料，二氧化钛（TiO2）纳米管和二氧化锆(ZrO2)纳米管因其尺寸小、比表面积大等优点，在许多领域具有广阔的应用前景。制备形貌、性质可控的TiO2、ZrO2纳米管对于纳米管的性能及应用具有关键作用，因此，长期以来，研究者们一直非常关注TiO2和ZrO2纳米管的制备并为此开展了大量的实验探索。虽然通过实验探索可以制备一些不同尺寸的纳米管，但尚难以实现纳米管的可控性制备。所以，发展简便、快速的方法准确预测纳米管的形貌性质参数、指导纳米管的可控性制备非常重要和迫切。本文采用人工神经网络的方法，通过训练现有文献数据提取出了纳米管的管参数（管长、管径和管壁厚）与阳极氧化条件的关系式，由此可以预测阳极氧化制备TiO2和ZrO2纳米管的形貌和性质，这不仅解决了实验探索耗时耗力的问题，并且还可以指导纳米管的可控性制备。主要工作包括：1.通过分析文献中阳极氧化条件（电解液组成、温度、氧化电压、氧化时间）对TiO2纳米管管参数的影响规律，以电解液组成、温度、氧化电压、氧化时间作为神经网络的输入因数，以TiO2纳米管的管长、管径、管壁厚作为输出因数，经过多次计算确定管长、管径、管壁厚的预测所需的最合适的隐含层节点数均为3，并最终提取出了以下纳米管参数的预测公式：Length/um=-102.14*H1+764.93*H2+94.38*H3+554.80；Diameter/nm=-124.36*H1-35.50*H2+273.75*H3-42.86；Thickness/nm=-26.31*H1-23.00*H2-29.82*H3+33.42；对管长、管径及管壁厚的随机检验结果进一步表明：上述公式能够准确地预测TiO2纳米管的管参数管长、管径和管壁厚。2.通过分析文献中阳极氧化条件（电解液组成、温度、氧化电压）对ZrO2纳米管管参数的影响规律，以电解液组成、温度、氧化电压、氧化时间作为神经网络的输入因数，以ZrO2纳米管的管长和管径作为输出因数，经过多次计算确定管长和管径的预测所需的最合适的隐含层节点数分别为5/3(无机体系）和3/4(有机体系)，并最终提取出了以下纳米管参数的预测公式：Length/um=-243.55*H1-81.96*H2-1.76*H3-100.26*H4-155.70*H5+7.60；Diameter/nm=342.84*H1+719.93*H2-339.21*H3+157.73；（无机体系）Length/um=10.51*H1+14.07*H2+10.26*H3+15.22；Diameter/nm=57.63*H1+29.54*H2-30.04*H3-7.45*H4+38.52；（有机体系）对管长及管径的随机检验结果进一步表明：上述公式能够准确地预测ZrO2纳米管的管长和管径。