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合理的设计和应用半导体光催化剂是目前解决环境恶化和能源短缺问题的重要途径。二氧化钛因具有稳定性好、光催化活性高及环境友好等优点受到越来越多的重视。但由于光生电子-空穴易复合、光响应范围窄等缺陷，其应用受到限制。近年来，纳米基元组成的分级TiO2微纳米材料，因其结合了微米和纳米材料的优势而备受关注。 本文成功合成出不同基元结构组成的锐钛矿型分级TiO2微纳米材料，并研究了不同基元结构对材料性质及光催化性能的影响。另外，本文在分级结构基础上引入混晶特性，分别通过两步法和物理混合法制备出分级混晶TiO2微纳米材料，将分级结构与混晶两种优势性质成功地结合在同一材料上，使其光催化性能得到显著提升。本文主要工作内容如下: 1、采用水热法可控合成了不同维度基元结构组成的锐钛矿型分级TiO2微纳米材料。基元结构分别为一维纳米线、纳米管，二维纳米片和三维单晶颗粒。其比活性顺序依次为:一维基元结构的分级TiO2＜二维基元结构的分级TiO2＜三维基元结构的分级TiO2。上述分级TiO2材料的光催化活性和稳定性均显著优于P25。 2、采用两步法，即先水解后水热的方法，可控合成了分级混晶TiO2微纳米材料。该材料是由一维纳米线构成的微球，其直径约3-3.5μm，纳米线直径约10-20 nm。锐钛矿薄膜均匀包覆在金红石纳米线表面，形成均匀的套管结构，该一维异质结结构利于量子产率的提高。该材料在光催化降解亚甲基蓝溶液时表现出很好的光催化活性和使用稳定性，同时在水分解制氢性能上也具有潜力。 3、采用物理混合法制备了分级混晶TiO2微纳米材料，金红石小颗粒均匀附着在锐钛矿片状花表面。该材料表现出较P25和锐钛矿片状花更好的光催化活性。