空心納米結(jié)構(gòu)TiO2的設(shè)計(jì)、可控制備及相關(guān)性能研究.pdf

1、作為一種n型半導(dǎo)體材料，納米結(jié)構(gòu)TiO2由于其獨(dú)特的物理與化學(xué)性質(zhì)，在環(huán)境保護(hù)、氣體傳感、能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)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(jí)空心納米結(jié)構(gòu)，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、以生長(zhǎng)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(zhǎng)度

2、為10-15μm的TiO2納米管陣列;探究了焙燒溫度、焙燒時(shí)間對(duì)TiO2納米管陣列物相、結(jié)晶度、結(jié)構(gòu)及光催化性能的影響，結(jié)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(yīng)過程受本征動(dòng)力學(xué)控制，遵循簡(jiǎn)化的L-H模型。銳鈦礦型TiO2納米管陣列一維有序的陣列結(jié)構(gòu)、管壁上的介孔結(jié)構(gòu)以及高結(jié)晶度，增強(qiáng)了對(duì)光的吸收能力、降低了光生載流子的復(fù)

3、合率，減小了RhB分子的內(nèi)擴(kuò)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(cè)試表明:銳鈦礦型TiO2納米管陣列具有良好的應(yīng)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(chǔ)鋰性能。結(jié)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(jié)晶度高，電子遷移與鋰離子擴(kuò)散阻力小，結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，縮短了鋰離子擴(kuò)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(yīng)的時(shí)間，制備了銳鈦礦型TiO2多級(jí)空心納米結(jié)構(gòu)-單層與雙層空心納米結(jié)構(gòu);探索了TiO2多級(jí)空心納米結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理，并研究了其對(duì)RhB的光催化降解性能。結(jié)果表