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钛基复合材料具有优异的化学稳定性、生物相容性与电化学活性,从而在生物医药、能量储存及转换等领域有着重要的应用前景。作为先进增材制造方法之一的选区激光熔融法为三维钛基复杂结构一体化的设计与制造提供了新思路。基于此,本文采用选区激光熔融方法分别制备不同复杂形状与高比表面积的钛基体。然后,对所制得的钛基体分别进行阳极氧化和丙酮退火处理来进一步提高钛基体的比表面积。最后,通过碳化、氮化以及负载催化剂等改性处理分别得到TiO2@C纳米管阵列、TiN纳米管阵列与Ni-Ni0.2Mo0.8N/TiO2@C微/纳米棒等钛基复合材料,分别研究了多巴胺浓度与热处理温度对TiO2@C纳米管阵列制备过程的影响;热处理温度对TiN纳米管阵列制备过程的影响;钼酸铵和硝酸镍浓度对Ni-Ni0.2Mo0.8N/TiO2@C微/纳米棒制备过程的影响。研究表明:(1)选区激光熔融方法制备的微米圆柱阵列钛基体与井字形钛基体分别经过90s化学抛光、阳极氧化处理30 min与450℃/3 h空气退火处理得到TiO2纳米管阵列,再将制得的TiO2纳米管阵列在0.1 mg·mL-1多巴胺溶液中浸渍12h经650℃/3 h碳化处理制得TiO2@C纳米管阵列。微米圆柱阵列钛基TiO2@C纳米管阵列直接作为自支撑的生物传感器,其对生物小分子AA的最低检测限与灵敏度分别为0.6μmol·L-1与1036.1 μA·μmol·L-1·cm-2;对生物小分子UA的最低检测限与灵敏度分别为0.2 μmol·L-1与111.1 μA·μmol·L-1·cm-2。井字形钛基TiO2@C纳米管阵列直接作为自支撑的生物传感器,其对生物小分子AA的最低检测限与灵敏度分别为0.4 μmol·L-1与11156.1 μA·μmol·L-1·cm-2;对生物小分子UA的最低检测限与灵敏度分别为 0.02 μmol·L-1 与 54.4 μA·μmol·L-1·cm-2。(2)选区激光熔融方法制备的三层六方变向井字形钛基体与五层六方变向井字形钛基体分别经阳极氧化、空气退火以及氮化处理得到TiN纳米管阵列。三层六方变向井字形钛基体与五层六方变向井字形钛基体经氮化处理制备TiN纳米管阵列的最佳温度分别为700℃与800℃,表现出的比电容保持率为83%与80%;Cd1值分别为 135.2 mF·cm-2 与 134.4 mF·cm-2;在2 mA·cm-2电流密度下,经 3000次充放电循环后的比容量分别能保持为原来的70%与80%。(3)选区激光熔融方法制备的有基底微米圆柱钛基体经800℃/1.5 h丙酮热处理得到TiO2@C纳米短棒,再以0.05 mol·L-1硝酸镍与0.01 mol·L-1钼酸铵为前驱体,经 150℃/6 h 水热处理与 500℃/2 h 热处理,制得 Ni-Ni0.2Mo0.8N/TiO2@C 微/纳米棒自支撑电极。其η0、η10与塔菲尔斜率分别为0 mV、42 mV与85 mV·dec-1。并且该电极在100 mA·cm-2电流密度下持续工作24 h,表现出优异的稳定性。