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作为一种重要的半导体材料,钛基氧化物具有良好的光电性能、化学惰性和低成本等优点,在解决能源和环境领域表现出巨大的应用前景。本论文主要采用液相法结合静电纺丝技术和固相法制备了一系列钛基氧化物及其复合材料,包括Co掺杂的Li4Ti5O12纳米纤维、Pd/CeO2-TiO2纳米纤维膜和N-TiO2/g-C3N4复合材料,并对它们的性质进行了表征,初步探讨了其微观结构与性能的关系。1.掺杂Co的Li4Ti5O12纤维的制备及其增强的锂电池充放电性质以钛酸四丁酯、醋酸锂和醋酸钴作为原料,乙醇作为溶剂,聚氧化乙烯作为纺丝助剂,通过溶胶-凝胶结合静电纺丝技术成功制备了Li4Ti5O12和Co掺杂的Li4Ti5-xCoxO12(x=0.01,0.05,0.10)纳米纤维。Co的掺杂没有改变钛酸锂的晶体结构,但抑制了钛酸锂晶粒在煅烧过程中的长大,使组成纤维的颗粒尺寸由230nm降至140nm。电化学性能测试表明,Co的掺杂提高了Li4Ti5O12的电导率,进而提高了其充放电性能。在1～3V以1C、2C、4C和8C倍率充放电,掺杂5mol% Co的Li4Ti5O12纳米纤维的放电比容量分别为170、143、129和116mAh/g,而Li4Ti5O12纤维的放电比容量分别为171、128、109和90mhA/g。掺杂5mol% Co的Li4Ti5O12在8C时的放电容量与1C时相比,保留率为68.2%,远大于纯钛酸锂纤维的52.8%。在1C电流密度条件下循环充放电60次,Co掺杂的Li4Ti5O12纳米纤维的可逆容量衰减很少。Co掺杂的Li4Ti5O12表现出优异的电化学性能是由于提高了电极的电导率和降低了锂离子的嵌入/脱除距离,从而提高了其倍率充放电性能。2.柔性Pd/CeO2-TiO2纳米纤维滤膜的制备及其CO催化氧化性质以钛酸四丁酯、硝酸铈、氯化钯和聚氧化乙烯为原料,通过调控溶胶-凝胶过程和静电纺丝工艺参数,成功制备了具有较高抗拉伸强度的自支撑CeO2-TiO2和Pd/CeO2-TiO2纳米纤维膜。CeO2的含量对纤维膜的柔韧性和拉伸强度有较大影响。当Ce与Ti的摩尔比为5：100时,纤维膜具有最好的拉伸强度(1.38MPa),是纯TiO2纳米纤维膜的3倍。将Pd负载到纤维上时,纤维膜的抗拉伸强度为1.28MPa,与未负载Pd的纤维膜的抗拉强度相当,这种优良的力学性质使得纤维膜具有良好的高效气体过滤性质。对于粒径为300-500nm的氯化钠气溶胶,克重为16.84g/m2的Pd/CeO2-TiO2纤维膜的过滤效率达到99.86%,压降为178Pa；通过控制静电纺丝时间,增加纤维膜的厚度,当克重提升至20.76 g/m2时,纤维膜的过滤效率可达99.95%,压降为352Pa,可满足高效气体过滤的要求。另外,Pd/CeO2-TiO2纤维表现出良好的热稳定性,在400℃煅烧20h保持完整的纤维结构,纤维膜的强度仍然达到1.22MPa。同时,该纳米纤维膜表现出良好的催化氧化CO的性能,200℃下可实现CO到C02的完全转化,连续使用30h,催化活性没有降低。这种纤维膜具有良好的力学性能和热稳定性,既可以过滤除去气体中的固体颗粒物,又可以催化氧化CO,在高温烟气处理中具有潜在的应用价值。3.片状N-TiO2/g-C3N4复合材料的简易合成及其增强的光催化活性和稳定性选择TiCl4和NH3H2O作为反应原料,采用共沉淀方法制备了尺寸约20nm的N-TiO2纳米粒子；通过NH4SCN的热聚合制备了厚度约8～15nm,宽度为几微米的g-C3N4纳米片；最后采用简单的固相烧结方法制备了片状N-TiO2/g-C3N4复合物。通过降解罗丹明B (RhB)检测了所得样品的可见光催化性能。结果表明,N-TiO2和g-C3N4的质量比为1：3的复合物表现出较高的催化活性,其一级反应速率常数是N-TiO2的19倍,g-C3N4纳米片的5.3倍,P25的35.1倍。同时,该复合材料也表现出优异的循环稳定性,在循环7次之后,仍能保持98.8%的催化活性。制备的N-TiO2/g-C3N4复合材料高的光催化活性主要是由于材料较大的比表面积(>80m2/g),同时材料的复合也促进了电荷转移,·02-和h+对催化反应发挥了重要作用,这种高的可见光催化活性的纳米结构材料在污水处理方面有潜在的应用。