納米結(jié)構(gòu)TiO2的可控制備及相關(guān)性能研究.pdf

1、TiO2作為一種重要的寬帶系半導(dǎo)體材料，由于其獨特的物理與化學(xué)性質(zhì)，在光催化、氣體傳感、鋰離子電池等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。本文采用水熱法，通過控制Ti4+的水解速率及鈦鹽溶液濃度，分別制備了TiO2納米棒、TiO2核殼結(jié)構(gòu)和TiO2實心球，并研究了它們的光催化與電化學(xué)性能。主要內(nèi)容總結(jié)如下:
　　1.以(NH4)2TiF6為鈦源，采用水熱法，通過加入H2O2和尿素控制Ti4+的水解速率和成核速率制備出了不同形貌納米結(jié)構(gòu)TiO2。在尿

2、素和H2O2二者共同作用下，制備了由片狀的H2Ti5O11·3H2O相轉(zhuǎn)變而成的直徑為10-30 nm、長度為300-500 nm的TiO2納米棒;當(dāng)尿素單獨作用時，利用奧斯瓦爾德熟化作用得到直徑為300-500 nm的TiO2核殼結(jié)構(gòu)納米球;H2O2單獨作用時水熱制備了直徑為1-2μm的TiO2微米球;研究了三種樣品對RhB的光催化降解性能，結(jié)果表明:與TiO2核殼結(jié)構(gòu)及TiO2微米球相比，TiO2納米棒具有更大的比表面積，有更多的羥

3、基自由基產(chǎn)生，因而具有更好的光催化性能。該研究不僅為可控合成不同微結(jié)構(gòu)TiO2提供了一個簡單可控的方法，也擴(kuò)展了通過控制形貌提高TiO2光催化性能的新路徑，將在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。
　　2.采用水熱法，改變(NH4)2TiF6的濃度，通過加入H2O2和尿素可控制備了直徑為500-600 nm的TiO2核殼納米結(jié)構(gòu)。通過不同水熱時間和不同Ti4+濃度實驗探索了該TiO2核殼納米結(jié)構(gòu)的形成機理，并研究了其作為鋰離子電池電極

4、材料的儲鋰性能。結(jié)果表明:TiO2核殼納米結(jié)構(gòu)是通過加入H2O2和尿素控制Ti4+的水解速率，利用“Ostwald ripening”作用得到的。與市售TiO2納米顆粒相比，銳鈦礦型TiO2核殼納米結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積、較好的分散性、均一的多孔結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增大了與電解液的接觸面積，縮短了鋰離子擴(kuò)散距離，因而具有較好的循環(huán)性能和倍率性能。在0.1C倍率下，TiO2核殼納米結(jié)構(gòu)放電比容量為344 mAh g-1，當(dāng)放電倍率提高