文档介绍：(Eg=)n型半导体材料。TiO2具有金红石、锐钛矿和板钛矿三种结构。金红石为稳定相,锐钛矿和板钛矿相为介稳相。锐钛矿相和金红石相都属于四方晶系,锐钛矿相具有显著的光催化及光电活性;金红石相具有良好的光学活性。。特性与应用金红石结构的TiO2具有如下优良等特点:折射率高介电常数高韧性好化学稳定性高光催化活性,已被广泛应用于诸多领域光催化电致变色氧敏器件锂嵌人电池太阳能电池精细陶瓷化妆品涂料环保领域的应用TiO2具有比表面积高、化学稳定性好、可吸收太阳光、光电活性高、无毒和廉价易得等特点,在环保领域是一种有前途的光催化剂。氢氧自由基(-OH)可将吸附在TiO2颗粒表面上大多数有机物氧化分解为C02和H20等无机物。纳米TiO2材料还具有可见光透过率高,无须掺杂或复合对380nm以下的紫外光有很强的吸收能力,紫外吸收边陡,在紫外传感器等领域有着重要的潜在应用前景。纳米结构的TiO2由于在太阳能电池、半导体光催化剂、气体和湿度传感器等领域得到广泛的应用而引起人们的注意。现已经用不同技术成功地制备出TiO2纳米线、纳米管棒、纳米带、纳米管、纳米晶和纳米须。本章用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)、傅里叶转换红外(FTIR)谱、能量色散X线(EDX)谱、拉曼(Ra­man)散射谱和光致发光(PL)谱、紫外-可见光(UV-Vis)吸收谱等技术表征了TiO2纳米结构的结构、形貌、组分和光学特性;介绍了纳米TiO2太阳电池和光催化特性。-凝胶法由Ti前驱物的水溶液基于AAM模板制备有序锐钛矿结构的单晶TiO2纳米线阵列。(a)和(b)为直径约20nm和l0nm的TiO2纳米线的TEM图像。这些笔直的纳米线表面相当光滑。(c)所示直径为40nmTiO2纳米线的TEM图像和相应的SAED图案,SAED图案的衍射斑点对应于四面体TiO2的[004]、[200]和[103]。,直径在30nm~45nm范围内,长度为数μm。锐钛矿TiO2纳米线典型的SEM图像。TiO2纳米线十分丰富,表面非常干净,没有任何沾污附在上面。一些TiO2纳米线在溶液中或SEM样品制备过程中聚集成束。(a)是直径为40nm的单根锐钛矿TiO2纳米线TEM图像,插图是垂直于纳米线长轴得到的SAED图案,表明得到的样品为锐钛矿相。电子衍射斑点为属于[010]晶带轴的(004)、(200)和(204)晶面的锐钛矿衍射。(b)为TiO2纳米线相应的HRTEM图像,清晰的晶格条纹表明TiO2纳米线已高度晶化,像微孪晶那样的缺陷较少。,对应于锐钛矿TiO2(101)晶面间距,表明已经形成了单晶锐钛矿TiO2纳米线。。通过Na2TiO3和HC1之间的交换反应得到锐钛矿TiO2纳米线,而通过常规的VSL生长机制得到金红石相TiO2纳米线。图(a)表示TiO2纳米线是笔直而平滑的,有较少的颗粒附在其表面上,直径在20nm~200nm范围内,纵横比约为500。几乎所有TiO2纳米线的端点都呈现矩形。图(b)表示一根具有矩形端点的笔直而光滑的TiO2纳米线。用该方法制备的TiO2纳米线不仅产量高,而且结晶质量完美。在800℃下制备的TiO2通常呈现锐钛矿结构。在820℃下刚制备的锐钛矿TiO2纳米线的TEM图像(a)锐钛矿TiO2纳米线的一般形貌;(b)锐钛矿TiO2纳米线的典型形貌。