金属氧化物(TiO2、SnO2)纳米晶高能晶面的可控合成及其应用研究

In this project, we select two kinds of functional metal oxides anatase-type TiO2 and rutile-type SnO2 as the subjects to study. In order to synthesize the metal oxides with exposed high energy facets, we take the strategy of synergistic effect of inorganic ions (eg: Cl-, F-, CO32-, SO42-, etc.) and surfactants. At the same time, the growth mechanism of high energy surface will be researched by changing the raw materials, solvents, reaction temperature, reaction time, and kinds of inorganic ions and surfactants. The application in photocatalysis, gas sensing and lithium-ion battery of the materials with exposed high energy facets will be researched. And the application in catalysis, gas sensing and lithium-ion battery will be compared between the metal oxides (TiO2, SnO2) bounded by high energy facets and those exposed with low energy facets or high energy facets which have been reported. It is expected that the studies will provide theoretical guidance and practical application to design and synthesis of nanoparticles with specific high energy surface and to the advancement of relevant industries.

本项目拟以锐钛矿型TiO2、金红石型SnO2两种功能金属氧化物为研究对象。通过无机离子(例如：Cl-、F-、CO32-、SO42-等)和表面活性剂的协同作用，合成出具有高能面裸露的金属氧化物(TiO2、SnO2)纳米材料。并通过改变原料、溶剂、反应温度、反应时间以及无机离子和表面活性剂的种类探索其高能面的生长机理。并对合成的高能面进行光催化，气敏、以及锂离子电池等性能进行测试和研究。与低能晶面以及已报道的高能晶面裸露的金属氧化物(TiO2、SnO2)颗粒进行比较，为其构筑性能优异的金属氧化物(TiO2、SnO2)纳米颗粒提供理论的指导和实际的应用。

表面是各类固体材料特殊和关键的组成部分，众多化学和物理过程都发生在表面。尤其当材料的尺寸进入纳米尺度范围内时，其比表面积变大、表面原子百分数急剧增加，使得表面结构对于材料性质的影响变得尤为突出，因此表面结构的不同直接决定了材料的一些物理和化学性质的不同。本项目以功能性金属氧化物为研究对象，通过热力学和动力学的的协同调控，合成出具有特定面裸露的金属氧化物纳米材料。并对合成的高能面进行光催化，气敏、以及锂离子电池等性能进行测试和研究，为其构筑性能优异的金属氧化物纳米颗粒提供理论的指导和实际的应用。在本项目的支持下，我们合成出一系列具有特定晶面裸露的金属氧化物纳米晶，并研究了不同晶面与其催化、气敏和锂离子电池之间的关系。总共发表SCI论文9篇。