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TiO2纳米管与TiO2纳米粉体和薄膜相比,它具有更大的比表面积和更强的吸附能力。在TiO2纳米管中掺杂过渡金属离子,可提高TiO2的光催化性能,制备和开发TiO2纳米管已成为研究热点之一。本文从TiO2纳米管的制备出发,分别以非晶态TiO2干凝胶和纳米晶锐钛矿为原料,探讨了优化制备条件和纳米管形成机理,并通过掺杂过渡金属离子Fe3+来扩宽其对可见光吸收的范围,且在形貌调控、性能增强和形成机理等方面取得了一定的成果,其主要研究进展如下：1、分别以溶胶-凝胶法制得的TiO2干凝胶和纳米晶锐钛矿为原料,通过水热法预处理和溶液后处理制得两组样品,分别记为A-TNTs和B-TNTs,并探讨最佳优化条件。表征结果表明：在最佳优化条件下(T=150℃、t=24h、c(NaOH)=10mol/L), TiO2干凝胶预处理后的产物物相为Na2Ti307和(H2O)Ti4O7(OH)2,微观形貌为纳米片；通过后处理能制备出Ti2H5O11·3H2O纳米管,干凝胶中羟基、羧基和烷烃均消失Ti-O被打开,有Ti-O-H键生成。纳米晶锐钛矿经过后处理所制得纳米管物相为锐钛矿TiO2,这说明纳米管是在后处理过程中产生；2、用不同浓度Fe3+对B-TNTs进行掺杂,通过XRD和UV-VIS对产物进行表征。XRD结果显示,Fe3+以类质同像的方式进人Ti02晶格之中,UV-VIS显示,掺杂后红移现象较明显,吸收波长扩展到620nm,禁带宽度缩小到2.0eV；3、以甲基橙为目标降解物验证掺Fe3+纳米管的光催化性能。结果表明：Fe3+掺杂浓度为0.01%时光催化效果最好；反应5h后,B-TNTs-Fe-0.01%在可见光和紫外光下脱色率较B-TNTs分别提高了约33.7%和39.4%；4、本文通过对A-TNTs和B-TNTs对比研究发现,不同物相纳米管的生长均满足“脱落-卷曲模型”。水热过程中,纳米TiO2脱落成纳米片,经H+后处理,卷曲成纳米管。