黑色二氧化鈦的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、二氧化鈦作為一種半導(dǎo)體材料，具有價格相對低廉，綠色環(huán)保，性能優(yōu)異等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于能源和環(huán)境領(lǐng)域。但是二氧化鈦的能級帶隙較寬，且導(dǎo)電性較差，這制約了二氧化鈦的推廣應(yīng)用。在二氧化鈦中引入缺陷可造成晶格混亂，從而制備出具有核殼結(jié)構(gòu)的黑色二氧化鈦，能有效地改善其電化學(xué)性能。傳統(tǒng)制備黑色二氧化鈦的方法是在高溫、高壓下氫化處理二氧化鈦，使得白色的二氧化鈦轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏趸?。然而，這種氫化的方法由于具有很高的成本，不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。因此，尋求一種

2、簡便、低成本的黑色二氧化鈦制備方法，對推廣二氧化鈦在能源環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用具有很大的意義。本論文通過溶劑法來進行黑色二氧化鈦的制備，大大降低了黑色二氧化鈦的制備成本。此外，我們實現(xiàn)了黑色二氧化鈦中三價鈦缺陷分布的可控調(diào)節(jié)，這使得我們可以針對特定的應(yīng)用，通過調(diào)控，可以制備出相應(yīng)的最優(yōu)三價鈦缺陷分布的黑色二氧化鈦。主要研究內(nèi)容有以下三個部分:
　　(1)利用溶劑法進行黑色二氧化鈦的制備。通過簡易的一步水熱法合成了氟摻雜的黑色二氧化鈦。以鈦

3、酸四正丁酯為鈦源，正丙醇為溶劑，氫氟酸為表面活性劑制備了氟摻雜的黑色二氧化鈦。所制備的二氧化鈦具有經(jīng)典黑色二氧化鈦的核殼結(jié)構(gòu)，同時具有表面三價鈦和近表面三價鈦。
　　(2)調(diào)控黑色二氧化鈦中缺陷的分布。通過調(diào)控反應(yīng)條件，實現(xiàn)了缺陷分布的可控調(diào)節(jié)。通過表面三價鈦和近表面三價鈦相對含量的調(diào)節(jié)，可根據(jù)具體的電化學(xué)應(yīng)用的需要制備具有特定三價鈦含量分布的二氧化鈦，從而實現(xiàn)基于二氧化鈦的器件的性能的提高。
　　(3)黑色二氧化鈦在能源和