TiO2復合材料的制備及其光電性能研究.pdf

1、TiO2納米材料因具有安全系數(shù)高、易制取、廉價、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、無毒等特點，不僅可以作為光催化劑降解有機污染物，解決環(huán)境污染問題，同時還可以替代不可再生能源，用來制作鋰離子電池的負極材料，降低能源匱乏帶來的壓力。
　　TiO2納米材料具有較高的禁帶寬度，作光催化劑時對自然光的利用率小，僅在紫外光的照射下容易發(fā)生光催化反應;作為鋰離子電池負極材料時，理論比容量相對較低，僅為168 mAhg1，并且納米二氧化鈦制備工藝復雜，易于產(chǎn)生團聚，不

2、適用于商業(yè)化生產(chǎn)。本文針對以上缺點，用水熱法制備Fe、Ni金屬離子摻雜的復合二氧化鈦納米材料。在水熱法過程中改變實驗條件，控制金屬離子的摻雜濃度和改變反應所需的堿性條件下NaOH濃度，制備出粒徑小、分布均勻、分散性較好的銳鈦礦型二氧化鈦，并研究其光催化和電化學性能。
　　將不同濃度的Fe、Ni金屬離子分別與硫酸鈦混合與NaOH共沉淀，把生成物通過水熱反應，在通過酸泡，煅燒等工藝制取TiO2復合納米材料。通過X射線衍射分析樣品的晶型

3、結(jié)構(gòu)，采用SEM和TEM對樣品的形貌、尺寸、分散性進行觀察討論。分析表明摻雜濃度2％Ni、NaOH濃度10 mol/L時的TiO2分散性最好，形貌均勻，為純相銳鈦礦。
　　通過對亞甲基藍進行光催化降解，分別研究Fe、Ni金屬離子摻雜、金屬離子摻雜濃度、水熱反應過程中NaOH濃度對二氧化鈦光催化性能的影響。分析表明金屬離子摻雜濃度為1％Fe、NaOH濃度為6 mol/L時的樣品，能在光催化降解亞甲基藍50分鐘后的降解率達到99.6％

4、。
　　將復合材料制備成鋰離子電池的負極材料，組裝成電池，通過恒倍率充放電測試，變倍率充放電測試，循環(huán)伏安測試及阻抗分析，F(xiàn)e、Ni金屬離子摻雜，不同摻雜濃度，不同反應堿性條件對二氧化鈦電性能的影響，找出實驗過程中適應電性能的最佳制備條件。實驗結(jié)果表明:Fe離子濃度為1％，水熱堿性環(huán)境NaOH濃度為8 mol/L時樣品首次放電容量卻達到了421.1 mAhg-1，首次庫侖效率高達95.3％，循環(huán)一百圈后的充電容量仍為232.3 m