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二氧化钛(Ti02)是一种多功能型氧化物,被广泛应用于光催化、染料敏化太阳能电池、气体传感器、锂电等领域。Ti02原材料丰富、生物相容性良好、化学稳定性高,是一种十分有前景的光催化剂。为了提高其光催化活性,不同纳米结构Ti02如纳米棒、纳米线、纳米花、纳米管和纳米带等已被广泛研究。其中,Ti02纳米带既具有二维(2D)纳米材料比表面积高的优势,又具有一维(1D)纳米材料极高的载流子传输速率的特性,因而备受关注。碱热法是典型的制备Ti02纳米带的方法之一,主要是通过Ti或者Ti02与NaOH或者KOH在高温高压下相互作用制得钛酸盐,再通过后续的酸交换和热处理即可获得Ti02纳米带。但通常所制备的碱热Ti02纳米带较厚,比表面积较低,而且,制备过程需要在高温高压下进行,不易于大规模生产。因此,探索一种开放体系下的纳米带薄膜制备方法具有重要的现实意义。本文研究一种前驱液,在温和开放条件下实现Ni掺杂超薄Ti02纳米带阵列薄膜的制备,以及基于一维Ti02纳米结构的Ni掺杂“线-带”和“带-带"Ti02多级结构阵列薄膜的制备,深入研究薄膜结构和光催化性能之间的本构关系。论文获得如下主要结论：(1)通过溶液燃烧合成法获得一种黑色络合物,将其在H2O2中室温处理72h即可得到金属Ni掺杂的纳米带前驱液。将Ti金属板在该前驱液中60℃沉积一定时间即可获得氢钛酸(H2Ti205-H20)超薄纳米带阵列薄膜,产物经过400℃热处理1h形貌并未出现明显变化。Ti02超薄纳米带为锐钛矿多晶结构,纳米带的平均厚度2-4 nm,宽度约为50 nm,薄膜厚度约900 nm。Ti02超薄纳米带的超薄结构是提高其光催化性能的关键因素。相比于碱热纳米带,超薄Ti02纳米带具有更高的比表面积,小于4 nm的超薄厚度能显著缩短光生载流子传输至表面的迁移距离,改善光催化活性。金属Ni的微量掺杂不改变Ti02超薄纳米带形貌和相结构。通过Ni掺杂,Ti02超薄纳米带的禁带宽度从从3.2 eV降为2.9 eV,有效提升了光子利用率,其降解罗丹明B的光催化性能大幅提高。(2)溶液燃烧法合成的纳米带前驱液,在60℃下沉积1 h即可在一维Ti02纳米线或带上生长纳米带分枝,实现了分枝Ni掺杂的“线-带”和“带-带“TiO2多级结构阵列薄膜的制备。相比于已有的TiO2多级结构制备方法,该方法简单,不需要预先在基底上沉积TiO2籽晶层,即可直接生长分支。通过溶液燃烧过程加入硝酸镍即可得到Ni掺杂的纳米带前驱液,非常方便地实现纳米带分枝的金属掺杂。“线-带”和“带-带”TiO2多级结构的主干均为锐钛矿单晶结构,分枝为锐钛矿多晶结构。纳米带分枝的形成经历了形核-长大的过程,而且一旦形核,长大过程极为迅速,最终形成纳米带分枝均匀分布在一维纳米材料表面的的“线-带”、带-带”TiO2多级结构阵列薄膜。相比于一维纳米材料,其比表面积增大,反应活性位点增多,光催化性能均有了大幅提升。分枝Ni掺杂进一步提升了TiO2多级结构阵列薄膜的光催化性能。