论文摘要
本论文研究了单分散纳米SiO2、单分散TiO2、TiO2／SiO2核／壳复合颗粒以及Li-Ti-O复合氧化物的合成，并对所合成样品的光催化性能和电性能进行了表征。具体如下：在超声场中，采用溶胶一凝胶法制备了单分散性良好的纳米SiO2。制备的最佳条件为：正硅酸乙酯、氨水和水的初始反应摩尔浓度为0.3 mol／L、2.5 mol／L和15 mol／L，反应温度为45℃，所合成的颗粒粒度分布范围为120～150 nm。通过简单的溶胶—凝胶法合成了球形TiO2单分散的颗粒。经红外光谱分析，发现TiO2前驱体为乙二醇钛。颗粒形状均匀，粒径在200nm左右，分散性良好。利用自制的纳米TiO2颗粒作为核，在超声场中通过醇盐水解法制备出颗粒均匀，热稳定性良好的TiO2／SiO2核／壳复合颗粒。并确定了合成的最佳条件：二氧化钛、正硅酸乙酯、氨水、水的物质的量比为1：40：2：200，反应温度为45℃，焙烧温度为600℃。所合成的TiO2／SiO2核／壳复合颗粒中，TiO2仍然为锐钛矿型，SiO2为无定形，颗粒约为200 nm，分散性良好。并初步讨论了其包覆机理。通过柠檬酸配合法合成了系列Li-Ti-O复合氧化物，并考察了不同条件对产物晶型和形貌的影响。分别对合成的单分散TiO2颗粒和TiO2／SiO2核／壳复合颗粒光催化降解甲基橙的活性进行了测试。结果发现，两样品对甲基橙的光催化降解过程并不呈现一级反应，而是呈现出比较复杂的动力学特征。从甲基橙的降解效果来看，TiO2／SiO2核／壳复合颗粒相对于单分散TiO2颗粒，其催化效率略有改善。分别以所合成的单分散TiO2颗粒、TiO2／SiO2核／壳复合颗粒以及Li-Ti-O复合氧化物为负极，组装成锂离子模拟电池，检测了其电化学性能。结果发现Li-Ti-O复合氧化物电极的稳定性最好，TiO2／SiO2核／壳复合颗粒电极次之，纳米TiO2电极最不稳定。单分散TiO2电极的充放电平台分别在2.25 V和1.3 V附近；TiO2╱SiO2核／壳复合颗粒电极的充放电平台分别为0.75 V和0.2 V附近；Li-Ti-O复合氧化物电极的充放电平台分别为1.62 V和1.45 V。由以上结论可看出，SiO2在TiO2表面的包覆在改善其表面结构的同时，也降低了充放电平台；而Li-Ti-O复合氧化物则改善了单分散TiO2的充放电的容量。