TiO2復(fù)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(jià)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、無毒等特點(diǎn)，不僅可以作為光催化劑降解有機(jī)污染物，解決環(huán)境污染問題，同時(shí)還可以替代不可再生能源，用來制作鋰離子電池的負(fù)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(shí)對(duì)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(yīng);作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，理論比容量相對(duì)較低，僅為168 mAhg1，并且納米二氧化鈦制備工藝復(fù)雜，易于產(chǎn)生團(tuán)聚，不

2、適用于商業(yè)化生產(chǎn)。本文針對(duì)以上缺點(diǎn)，用水熱法制備Fe、Ni金屬離子摻雜的復(fù)合二氧化鈦納米材料。在水熱法過程中改變實(shí)驗(yàn)條件，控制金屬離子的摻雜濃度和改變反應(yīng)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(xué)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(yīng)，在通過酸泡，煅燒等工藝制取TiO2復(fù)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(duì)樣品的形貌、尺寸、分散性進(jìn)行觀察討論。分析表明摻雜濃度2％Ni、NaOH濃度10 mol/L時(shí)的TiO2分散性最好，形貌均勻，為純相銳鈦礦。
　　通過對(duì)亞甲基藍(lán)進(jìn)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(yīng)過程中NaOH濃度對(duì)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(shí)的樣品，能在光催化降解亞甲基藍(lán)50分鐘后的降解率達(dá)到99.6％

4、。
　　將復(fù)合材料制備成鋰離子電池的負(fù)極材料，組裝成電池，通過恒倍率充放電測(cè)試，變倍率充放電測(cè)試，循環(huán)伏安測(cè)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(yīng)堿性條件對(duì)二氧化鈦電性能的影響，找出實(shí)驗(yàn)過程中適應(yīng)電性能的最佳制備條件。實(shí)驗(yàn)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(shí)樣品首次放電容量卻達(dá)到了421.1 mAhg-1，首次庫侖效率高達(dá)95.3％，循環(huán)一百圈后的充電容量仍為232.3 m