1、在過(guò)去的幾十年里，二氧化鈦納米材料因其獨(dú)特的特性效應(yīng)和優(yōu)異性能而引起了人們極大的興趣。因?yàn)椴牧吓c外界物質(zhì)的相互反應(yīng)主要發(fā)生在表面上或界面處，所以這種納米尺寸所帶來(lái)的高比表面積是非常有利于以二氧化鈦為基材的器件。材料的性能很大程度上取決于二氧化鈦納米材料所具有的表面積結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)會(huì)使材料具有不同的屬性。研究人員付出巨大的努力一直致力于各種納米二氧化鈦的制備，包括納米顆粒，納米棒，納米線，納米纖維，納米片和納米管等等。近來(lái)，制備納米結(jié)構(gòu)化

2、的二氧化鈦材料因其在眾多領(lǐng)域特別是作為高效催化劑和低成本染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極中廣泛應(yīng)用而被視為具有巨大發(fā)展前途的研究方向。納米結(jié)構(gòu)化二氧化鈦材料不僅具有其組成單元二氧化鈦納米粒子的特性效應(yīng)，也具有一定有序的結(jié)構(gòu)體系，能夠?yàn)楣馍d流子提供直接的電通路，確?？焖俚碾娮觽鬟f速率，減少光催化反應(yīng)中發(fā)生的復(fù)合反應(yīng)和染料敏化太陽(yáng)能電池中發(fā)生的暗反應(yīng)，因而提高了二氧化鈦納米材料的光催化活性和光電轉(zhuǎn)換效率。本課題通過(guò)幾種制備技術(shù)合成了具有不同形貌的

3、納米結(jié)構(gòu)二氧化鈦材料，主要內(nèi)容如下:
　　 1.通過(guò)光誘導(dǎo)一種納米二氧化鈦分散體的聚合反應(yīng)制備了具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的納米二氧化鈦薄膜。在納米二氧化鈦的膠體溶液中加入可光聚合的單體和光引發(fā)劑，形成了膠態(tài)的納米二氧化鈦分散體。將其涂覆于基板表面形成涂層，待涂層鋪展流平均勻后暴露于紫外光下，通過(guò)紫外光的輻照來(lái)引發(fā)聚合反應(yīng)。伴隨著光聚合反應(yīng)的進(jìn)行和溶劑的蒸發(fā)，涂層中各成分的分散平衡被破壞進(jìn)而在體系中發(fā)生相分離。最后對(duì)聚合反應(yīng)完成后已固化成型

4、的涂膜進(jìn)行熱處理，除去有機(jī)聚合物和其他的一些殘留的溶劑，形成納米二氧化鈦多孔薄膜。在這項(xiàng)研究中，單體和光引發(fā)劑被直接加入納米二氧化鈦膠體溶液中。因而當(dāng)體系成分組成一定時(shí)，形成納米二氧化鈦多孔薄膜的過(guò)程幾乎沒(méi)有受到其它因素如相對(duì)濕度，pH值，溫度等的各種影響。僅通過(guò)調(diào)整控制分散體的組成，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)納米二氧化鈦多孔薄膜形態(tài)的控制。充分利用光聚合技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，本方法可為納米結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜的大面積制備提供積極的研究基礎(chǔ)。
　　 2.我

5、們提供了一種簡(jiǎn)易無(wú)模板的直接制備一維二氧化鈦納米柱的方法。利用鈦醇前驅(qū)體溶液與酸之間發(fā)生原位酯化反應(yīng)生成的水來(lái)引發(fā)水解鈦前驅(qū)體的反應(yīng)，進(jìn)而發(fā)生一系列的水解縮合反應(yīng)形成鈦氧鈦鍵，最終通過(guò)這種緩慢的反應(yīng)過(guò)程在涂覆于基材表面的納米二氧化鈦膜上制得了二氧化鈦納米柱結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)筑形式新穎的二氧化鈦納米柱是由二氧化鈦納米顆粒堆積組成的。我們提出了一個(gè)包含三個(gè)步驟的堆積生長(zhǎng)模式來(lái)解釋這種由二氧化鈦納米顆粒堆積而成的二氧化鈦納米柱的形成機(jī)理。這種新穎的

6、有序納米結(jié)構(gòu)具有更高的比表面積和更強(qiáng)的化學(xué)活性，這種組合結(jié)構(gòu)可為光生載流子與目標(biāo)物質(zhì)之間提供了直接的光電子通道。
　　 3.以鈦溶膠和鈦前驅(qū)體分別作為殼溶液，聚乙烯吡咯烷酮溶液為核溶液，利用同軸靜電紡絲法制得了兩種不同類(lèi)型的二氧化鈦/聚乙烯吡咯烷酮復(fù)合納米纖維。通過(guò)熱處理的后處理方法移除高分子聚乙烯吡咯烷酮和其它的有機(jī)物質(zhì)后，得到了兩種具有不同形貌特征的中空結(jié)晶二氧化鈦納米纖維。試驗(yàn)中所用的同軸靜電紡絲頭是由尺寸不同的兩個(gè)同軸不

7、銹鋼針頭組成的，兩個(gè)不銹鋼針頭分別作為內(nèi)毛細(xì)管和外管。兩種不同的電紡絲溶液相互獨(dú)立地被輸送到同軸靜電紡絲頭，在高壓電場(chǎng)的作用下紡絲形成復(fù)合納米纖維，并通過(guò)后處理選擇性的去除復(fù)合纖維中的核結(jié)構(gòu)后形成中空的納米纖維。納米纖維無(wú)紡布的特點(diǎn)與這種特殊的中空納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使得制備的結(jié)構(gòu)中空的二氧化鈦納米纖維具有優(yōu)于其他類(lèi)型材料的高光催化活性。
　　 4.在經(jīng)典的乙二醇基電解液體系中添加有機(jī)弱酸—乙醇酸，采用電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備了高度取向