作为一种重要的半导体氧化物材料,二氧化钛具有无毒、耐腐蚀、低成本、生物相容性好、光催化活性高等特点,被广泛应用于颜料、化妆品、生物医用材料、太阳能电池、光催化、气体传感器、自清洁等诸多领域。随着纳米科技的兴起,大量研究表明材料的性能不仅取决于组成和晶体结构,同时与其粒径、颗粒形貌等微观结构密切相关。当二氧化钛的粒径降至微纳米级时,其性质在很大程度上得到了提高。因此,科研工作者对于二氧化钛微纳米材料的制备方法开展了大量的工作,开发了水/溶剂热法、溶胶凝胶法、微乳液法、电化学法、气相沉积法、固相法等多种方法。其中水热法制备的二氧化钛微纳米材料具有粒度分布窄、晶型完整、形貌和尺寸可控等优点,在众多制备方法中脱颖而出。本论文的主要目的,一是合成具有特殊形貌的二氧化钛微纳米材料,二是探讨制得的二氧化钛材料的应用出口。主要以水/溶剂热法制备的不同形貌的二氧化钛微纳米材料为研究对象,考察了制备条件对其微观形貌的影响,并研究了不同形貌二氧化钛的在染料敏化太阳能电池或自清洁方面的应用,具体内容主要包括如下三点:1.溶剂热法制备分级结构TiO2亚微米球及其在染料敏化太阳能电池光阳极的应用本工作中,以钛酸异丙酯为原料,乙醇和乙二胺为溶剂,通过180℃溶剂热反应合成了二氧化钛亚微米球。SEM、TEM、XRD和BET分析表明,制备的亚微米球由纳米颗粒组成,具有较大的比表面积和介孔结构。随后,研究了亚微米球为顶层,P25纳米颗粒为底层的双层薄膜电极和相同厚度的单层P25纳米颗粒和亚微米球薄膜电极的光电性能。结果表明,双层薄膜电极的电池获得了最高的光电转换效率,达到了 6.23%,而单层的P25纳米颗粒和亚微米球薄膜电极的效率分别为5.50%和2.00%。双层电极效率最高的原因在于其既保留了 P25纳米颗粒与FTO导电玻璃良好的电接触和高比表面积,又由于顶层TiO2亚微米球的存在提高了电极的光散射能力。2.水热法制备二氧化钛超疏水表面及其自清洁性能的研究本工作中,以氢氧化钠水溶液为溶剂,通过水热法在钛片表面构筑了二氧化钛纳米网结构,并研究了其润湿性。结果表明,水热处理后的钛片具有超亲水的性质。通过修饰含氟物质后,钛片的水滴接触角高达158°,而甘油的接触角也达到了 152°,表现出一种超双疏的性质。随后,通过在处理后的钛片表面撒碳粉作为污染物,并用水滴滚过钛片表面,研究了钛片自清洁的能力。此外,对修饰后的钛片进行了砂粒冲击测试后,仍能保持超疏水性,证明了其良好的耐磨性。3.水热法制备二氧化钛水下超疏油薄膜及其自清洁性能的研究本工作中,以钛酸异丙酯为原料,盐酸为溶剂,利用水热法在FTO导电玻璃上制得了具有分级结构的二氧化钛微米花薄膜。研究发现,制得的微米花薄膜具有超亲水和水下超疏油的性质,因此,其具有水下自清洁的能力。油酸污染后,水下油接触角降至64°,转变成水下亲油的材料。利用二氧化钛优良的光催化能力,薄膜在紫外光照射2小时后,有机污染物被降解,恢复了超亲水和水下超疏油的性质,证明了制得的二氧化钛微米花薄膜同时具有水下超疏油和光催化两种自清洁的能力。