精细石油化工中间体国家工程研究中心（ERC）知识库

        本论文的研究内容主要围绕具有特定晶面暴露的微米以及纳米TiO₂半导体材料的制备、晶面调控和修饰及其光催化性能展开工作，发展了多种制备特定晶面暴露以及选择性刻蚀特定晶面的TiO₂单晶的制备方法，实现了TiO₂在晶面暴露、微观结构以及形貌尺寸上的可控制备。利用光电化学测试手段考察了晶面组成与表面微观结构的变化对其光催化性能的影响。主要研究内容如下：

        1.{001}和{101}晶面比例可控的纳米锐钛矿TiO2制备及其光催化性能研究

       以钛酸钾纳米线为前驱体，六亚甲基四胺为形貌控制剂，通过水热反应制备了{001}和{101}晶面暴露比例可控的纳米锐钛矿TiO₂截断双锥体，考察了其光催化性能，研究了不同晶面比例对于TiO₂样品光催化性能的影响，基于实验结果，提出合理的反应机理。

        2.{001}晶面腐蚀可控的TiO2微米晶的制备及其光催化性能研究

       通过调变反应条件，制备{001}晶面从初始的完整表面到稍微腐蚀、腐蚀和完全腐蚀的锐钛矿TiO₂截断双锥体微米单晶，考察了所制备样品的光催化和光电化学性能，以课题组自行研发的同步光照XPS技术为依托，直观观察了所制备样品的光生载流子的传输和迁移过程。该技术为研究半导体材料的光生电荷分离和迁移，提供了强有力的表征手段。

       3.{001}晶面腐蚀可控的TiO₂微米球单晶的制备及其光催化性能研究

      以TiF₄为钛源、HF酸为封端剂，通过调变水热反应时间，制备了{001}晶面具有不同腐蚀程度的多级结构TiO2微球，考察了其光催化分解水产氢、光催化降解有机污染物等光催化性能，研究了具有特定晶面暴露的TiO₂的表面形貌改变对其光催化性能影响机制。

      4.Ti³⁺自掺杂TiO₂的制备及其光催化性能研究

      首先通过控制反应条件中的HF酸的添加量，制备了具有不同{001}晶面暴露分数的锐钛矿TiO₂纳米晶，利用双温段Al还原方法制备出Ti³⁺掺杂的、具有特定晶面暴露的TiO₂，考察所制备样品光催化和光电化学性能，研究了Ti3+掺杂量和晶面的暴露分数对TiO₂光催化性能影响机制。

        5.Ti³⁺自掺杂特定晶面暴露为主的TiO₂制备及其光催化性能研究

       分别制备了以{001}、{101}和{100}晶面暴露为主的锐钛矿TiO₂单晶，利用双温段Al还原方法制备出了而具有Ti³⁺自掺杂的、某个晶面暴露为主的TiO₂单晶纳米颗粒，考察所制备样品光催化和光电化学性能，研究了Ti3+掺杂和特定晶面暴露对TiO₂光催化性能影响机制。