【摘 要】
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TiO2具有廉价、结构稳定、工作电压高、光催化活性强和无毒等优点,在光催化领域和电极材料的研究中得到广泛关注和应用。存在的问题是TiO2作为光催化剂,带隙宽度较宽且载流子重新结合速率快,导致其只能吸收紫外光,光响应范围窄;作为锂离子电池的负极材料,电导率低,能量储存能力和循环稳定性差。为了改善TiO2的微观结构和电导率、提高TiO2的光催化和电化学性能,本实验采用溶胶-凝胶法结合冰模板及SiO2硬
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TiO2具有廉价、结构稳定、工作电压高、光催化活性强和无毒等优点,在光催化领域和电极材料的研究中得到广泛关注和应用。存在的问题是TiO2作为光催化剂,带隙宽度较宽且载流子重新结合速率快,导致其只能吸收紫外光,光响应范围窄;作为锂离子电池的负极材料,电导率低,能量储存能力和循环稳定性差。为了改善TiO2的微观结构和电导率、提高TiO2的光催化和电化学性能,本实验采用溶胶-凝胶法结合冰模板及SiO2硬模板双模板的方法,制备了不同N掺杂量的TiO2/C材料,研究了 N掺杂TiO2/C材料的结构、形貌、光催化亚甲基蓝分解和光催化分解水产氢性能以及作为锂离子电池负极材料的储锂性能。本实验过程中,以钛酸四异丙酯和蔗糖为原料,尿素作为掺杂N的氮源,在烧结温度为900℃条件下,研究制备了不同N掺杂量的TiO2/C材料。用Raman、SEM、TEM、XPS和BET等方法对制备材料的结构和形貌进行了表征。制备的材料具有分级多孔结构及高的比表面积,N成功掺杂到TiO2晶格和碳中,N的含量影响N掺杂TiO2/C的结构、形貌和性质。以未掺杂TiO2/C材料和P25作为对比样,研究了 N掺杂的TiO2/C光催化降解亚甲基蓝、光催化分解水产氢、Mott-Schottky曲线、锂离子电池的循环稳定性和倍率性等性能。N掺杂TiO2/C材料在N掺杂量为3%时,光催化和电化学性能达到最佳值。一定的N掺杂使得N掺杂的TiO2/C材料具有适宜的分级多孔结构、在接近价带的位置形成中间态能级以及导电性和表面性质得到改善,从而提高了材料的光催化和电化学性能。
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