空心納米結構TiO2的設計、可控制備及相關性能研究.pdf

1、作為一種n型半導體材料，納米結構TiO2由于其獨特的物理與化學性質，在環(huán)境保護、氣體傳感、能量存儲與轉化等領域表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。本文采用外向包覆-內(nèi)向刻蝕模板法與水熱法，分別制備了TiO2納米管陣列、TiO2單層與雙層多級空心納米結構，并研究了它們的光催化與電化學性能，主要內(nèi)容總結如下:
　　 1、以生長在銅基底上的Cu(OH)2納米棒陣列為模板，采用外向包覆TiO2-內(nèi)向刻蝕自犧牲模板法，制備了直徑為200-500nm，長度

2、為10-15μm的TiO2納米管陣列;探究了焙燒溫度、焙燒時間對TiO2納米管陣列物相、結晶度、結構及光催化性能的影響，結果表明:與未經(jīng)焙燒的TiO2納米管陣列及市售銳鈦礦型TiO2納米顆粒薄膜相比，500℃焙燒2h所制備的銳鈦礦型TiO2納米管陣列具有更優(yōu)異的光催化性能，反應過程受本征動力學控制，遵循簡化的L-H模型。銳鈦礦型TiO2納米管陣列一維有序的陣列結構、管壁上的介孔結構以及高結晶度，增強了對光的吸收能力、降低了光生載流子的復

3、合率，減小了RhB分子的內(nèi)擴散阻力，因而具有優(yōu)異光催化性能。循環(huán)性能與放大性能測試表明:銳鈦礦型TiO2納米管陣列具有良好的應用前景。
　　 2、研究了基于銅基底的TiO2納米管陣列直接作為鋰離子電池電極的儲鋰性能。結果表明:與未經(jīng)焙燒的TiO2納米管陣列相比，銳鈦礦型TiO2納米管陣列吸附水的含量低，結晶度高，電子遷移與鋰離子擴散阻力小，結構更穩(wěn)定，與市售銳鈦礦型TiO2納米顆粒薄膜相比，與銅基底直接接觸的銳鈦礦型TiO2納米

4、管陣列一維有序的結構，縮短了鋰離子擴散距離，便于電子傳輸，因而具有較好的循環(huán)性能和倍率性能。在0.2C下，其首次放電比容量為353mAhg-1，經(jīng)過40次循環(huán)后的放電比容量仍為243mAhg-1，在8C下的放電比容量為90mAhg-1。
　　 3、采用一步水熱法，通過控制反應的時間，制備了銳鈦礦型TiO2多級空心納米結構-單層與雙層空心納米結構;探索了TiO2多級空心納米結構的形成機理，并研究了其對RhB的光催化降解性能。結果表