摘要: 在环境治理、能量转换、能量存储、传感器等多种应用领域，一维有序纳米结构TiO2阵列都有独特的性能表现。 本文探索了一种适合于不锈钢、玻璃、硅片、碳布等多种衬底的TiO2纳米线阵列制备技术，过程简单、重复性好，且反应条件温和，不需要模板辅... 展开 在环境治理、能量转换、能量存储、传感器等多种应用领域，一维有序纳米结构TiO2阵列都有独特的性能表现。 本文探索了一种适合于不锈钢、玻璃、硅片、碳布等多种衬底的TiO2纳米线阵列制备技术，过程简单、重复性好，且反应条件温和，不需要模板辅助。 采用溶胶-凝胶技术在玻璃（玻璃片、玻璃棒、FTO、ITO）、金属（不锈钢片、泡沫镍）等衬底上涂覆TiO2籽晶层;通过在H2O2和金属Ti反应体系中添加三聚氰胺和硝酸制备前驱溶液;将负载有TiO2籽晶层的衬底浸入前驱溶液中，调整工艺参数（反应时间、TiO2籽晶层厚度等），在不同种衬底上成功获得钛酸纳米线阵列，随后进行炉热处理，获得TiO2纳米线阵列薄膜;或低温盐酸溶液处理制备出TiO2纳米棒阵列薄膜。利用场发射扫描电镜、高分辨透射电子显微镜、X射线衍射、紫外-可见漫反射等测试方法分析钛酸和TiO2纳米线的形貌、结构及其光响应行为，探讨钛酸纳米线生长及向TiO2转化机理，并测试其光催化降解罗丹明B性能。 论文取得主要结论如下: 1.不同衬底上制备钛酸纳米线:在80℃反应温度下，以Ti片、H2O2、硝酸和三聚氰胺反应所得溶液为前驱液，可在负载有TiO2籽晶层的不同衬底上沉积制备出钛酸纳米线。在H2O2与硝酸作用下，Ti片溶解释放出水合Ti(Ⅳ)离子，达到临界浓度后，在衬底表面析出钛酸。前驱液中同时存在三聚氰胺水解产生的NH4+离子等，有利于一维钛酸纳米线的形成。通过调控反应时间，可控制钛酸纳米线的长度，当生长时间为48 h时，纳米线长度可达3μm。改变TiO2籽晶层厚度未对钛酸纳米线的形成产生明显的影响。光催化性能测试结果表明，钛酸纳米线阵列具有优异的光催化降解罗丹明B溶液能力。 2.钛酸向TiO2转化:经过300～550℃炉热处理后，钛酸转变为TiO2，物相以锐钛矿为主，含少量锆钛矿，结晶度良好且保留原有一维纳米线结构。与300～450℃热处理后纳米线相比，由于显著的再结晶及烧结过程，550℃炉热处理后纳米线表面粗糙，呈颗粒链状结构。经80℃低温盐酸溶液处理，钛酸纳米线转变为金红石纳米棒，其转化机理为溶解-沉积过程。紫外-可见漫反射测试结果表明，经盐酸处理获得的TiO2薄膜具有较小的禁带宽度(2.87 eV);光催化性能测试结果表明，经过盐酸处理获得TiO2薄膜光催化性能为最佳。 收起