1、TiO2以其無毒、廉價(jià)、化學(xué)穩(wěn)定性好、光催化活性高等優(yōu)點(diǎn)成為一種非常有前景的光催化劑，在過去幾十年中受到廣泛關(guān)注的研究。在近幾年中，對(duì)于TiO2結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)越來越受到人們關(guān)注，尤其是低維納米中空材料的制備與研究。零維的TiO2中空的微球結(jié)構(gòu)，不僅具有更大的比表面積，同時(shí)中空的結(jié)構(gòu)還會(huì)帶來一些獨(dú)特的性能，比如低密度、高表面滲透性等等。但是TiO2中空微球的制備工藝復(fù)雜，且在制備過程中由于多種因素常常導(dǎo)致微球結(jié)構(gòu)被損壞，致使產(chǎn)率不高。在

2、應(yīng)用過程中懸浮在溶液的微球還存在易團(tuán)聚、不易分離，難以回收再利用等問題，這些問題嚴(yán)重制約著TiO2中空微球的應(yīng)用。
　　針對(duì)上述問題，本論文采用膠體自組裝方法在Ti基底上制備了排布高度有序的單層聚苯乙烯(PS)微球模板，再通過液相沉積法直接在模板上沉積銳鈦礦相TiO2薄膜，最后通過煅燒的方法除去PS微球，得到TiO2中空微球陣列。這種制備工藝的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)膠體自組裝工藝得到整齊有序的模板。將模板固定在基底后，在實(shí)驗(yàn)過程中不用每

3、一步都將微球離心分離出來再進(jìn)行下一步，減少了工藝步驟;(2)液相沉積法可以直接得到銳鈦礦相的TiO2，避免了高溫相變對(duì)于微球結(jié)構(gòu)的破壞，有利于得到完整的中空微球。本實(shí)驗(yàn)煅燒的最高溫度僅為350℃。
　　通過SEM、FTIR、XRD等表征手段對(duì)TiO2中空微球陣列的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果表明，制得的TiO2中空微球陣列結(jié)構(gòu)完整，排布高度有序，確為中空結(jié)構(gòu)，其直徑為2μm，殼層為35 nm的銳鈦礦相TiO2薄膜。
　　采用瞬態(tài)光

4、電流、開路電位、線性伏安、電化學(xué)阻抗譜等測試手段對(duì)所制備的TiO2中空微球陣列的光電化學(xué)性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明所制備的TiO2中空微球陣列具有良好的光電響應(yīng)特性。在無外加偏壓的條件下，其光電流能達(dá)到0.25 mA/cm2，光生電壓達(dá)到0.7 V，其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到0.25％。這些性能都遠(yuǎn)高于同樣液相沉積工藝制備的TiO2薄膜。這些結(jié)果都說明中空微球的結(jié)構(gòu)更有利于光電轉(zhuǎn)化。根據(jù)所測得Nyquist圖和相應(yīng)的等效電路模型，并結(jié)合半導(dǎo)體/溶液

5、界面理論，分析電極過程各單元常數(shù)。
　　采用PL譜對(duì)TiO2中空微球陣列進(jìn)行測試，在372 nm存在發(fā)光峰，通過計(jì)算可以知道此峰來自于銳鈦礦相TiO2帶隙躍遷后復(fù)合。與TiO2薄膜相比較，在472 nm處出現(xiàn)低能隙新峰，這可能是犧牲模版的液相沉積法獲得的TiO2薄膜表面具有新的表面態(tài)。表面態(tài)參與躍遷使得TiO2中空微球響應(yīng)光譜有所擴(kuò)展。
　　本論文在零維TiO2中空微球的基礎(chǔ)上采用簡單的方法進(jìn)一步制備一維TiO2納米管，并對(duì)