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二氧化钛作为一种重要的无机半导体材料，具有独特的物理化学性能。近年来，二氧化钛被广泛应用于锂离子电池、太阳能电池、光催化、气体传感器等诸多领域。二氧化钛纳米材料作为锂离子电池负极材料，具有较高的理论比容量（335mAh/g）、循环性能好、嵌锂电位高等特点。与传统的二氧化钛电极材料相比，二氧化钛纳米材料具有更为优异的电化学性能。本论文是以微米级的钛粉作为钛源，采用水热法制备出二氧化钛纳米材料。通过控制反应条件制备出二氧化钛纳米管和纳米带。随后，我们对制备的二氧化钛纳米管和纳米带的锂离子电池性能进行了研究。本研究的主要有以下几方面：1、通过控制水热反应的条件，分别制备出了外径约为10nm，内径约是5nm的钛酸钠纳米管和宽为90-100nm的钛酸钠纳米带。钛酸钠纳米管和纳米带经酸处理得到相应形貌的钛酸纳米管和纳米带，然后再经高温热处理得到相应形貌的二氧化钛纳米管和纳米带。500℃下热处理得到的是锐钛矿相二氧化钛，而在400℃下热处理得到的锐钛矿相二氧化钛中还含有TiO2（B）相。2、采用恒流充放电研究了二氧化钛纳米管和纳米带的锂离子电池性能。研究表明，二氧化钛纳米管在30mA/g的充放电电流密度下，其首次充放电容量分别达到了298mAh/g、590mAh/g。在不同充放电电流密度下，二氧化钛纳米管也表现出良好充放电能力和循环稳定性。在充放电电流密度为30mA/g、60mA/g、120mA/g、240mA/g、480mA/g、960mA/g的充放电电流密度下，充放电容量分别能够达到275mAh/g、230mAh/g、200mAh/g、187mAh/g、165mAh/g、140mAh/g。二氧化钛的高倍率充放电能力和循环稳定性也比较好。而二氧化钛纳米带在较低的充放电电流密度下表现出了良好的可逆容量和循环稳定性。循环伏安法研究表明，二氧化钛纳米管电极材料同时存在两种嵌锂动力学机制，一种是受Li+离子扩散控制的动力学过程，一种是赝电容法拉第动力学过程。