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随着社会的高速发展,环境污染问题已成为威胁人类生存的主要问题。TiO2材料拥有优异的光电化学性能、良好的化学稳定性、环境友好且成本低廉,在降解环境污染物和太阳能光电转换等方面有着巨大的应用前景。TiO2材料的性能与其形貌、粒度和表面结构等密切相关。为改善TiO2材料实际使用活性与效率,合成不同形貌、结构的TiO2材料具有重要意义。 本文采用水热合成方法,制备了多种不同形貌与结构的微纳米TiO2材料,分别为具有大比例高能面的TiO2单晶及分级TiO2微纳米材料,均具有良好的光催化性能;系统研究了各种因素对产物形貌、性质及光催化性能的影响,并分析了可能的机理。论文的主要内容如下: 1、通过水热反应,制备得到具有分级结构的花状TiO2三维微纳米材料。该材料具有良好的锐钛矿结构;形态均一,粒径5μm以下,由许多从中心发出、呈辐射状的TiO2纳米片组成;这些花状TiO2纳米材料具有208 m2/g的较大比表面积;通过调节反应条件得到了不同形貌的产物;对花状TiO2分级微纳米材料的光催化性能进行了评价。 2、通过水热法,可控合成出具有外露{001}面的球状TiO2分级结构材料。这种材料结晶度高,均一性好,光催化活性较强;通过调节反应条件得到了不同形貌的产物;研究了多种因素对产物形貌和结构的影响,并讨论了它们可能的生长机理。 3、实现了不同粒径和不同{001}面比例锐钛矿TiO2单晶的可控合成,对其进行了系统的物理化学性质分析。结果证实,晶粒粒径是对不同晶面进行活性评价的重要前提,粒径越小,获得的单晶光催化活性越高;当粒径接近时,{001}面比例越高,晶体的光催化活性越高。本文利用水热法进一步合成了具有高比例{110}面的锐钛矿TiO2单晶,研究了温度、HF、双氧水等因素对实验产物形貌的影响,讨论了可能的机理,并对其光催化性能进行了研究。