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纳米二氧化钛微球的制备及其性能研究的任务书
一、任务背景
纳米二氧化钛作为一种重要的功能性材料，具有光催化、自洁、抗菌等多种优良性能，在环境治理、能源转换、医疗等领域有着广泛的应用。目前，常见的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、气相法、水相合成法等。其中，水相合成法的优点是操作简便、成本低廉、对环境友好，适用于大规模工业生产。然而，传统水相合成法制备出的粉末颗粒存在着团聚、堆积现象，制约了其在实际应用中的表现。
为了解决上述问题，本任务设计了纳米二氧化钛微球的制备方法，旨在进一步优化材料的性能和适用性。
二、任务目标
1.通过改变水相合成法的反应条件（如温度、添加剂、反应时间等），制备出具有一定形貌和尺寸分布的纳米二氧化钛微球。
2.对所制备的纳米二氧化钛微球进行结构、形貌、晶型、比表面积等方面的表征，并研究其光催化、自洁等性能。
3.对纳米二氧化钛微球的应用进行探讨，如在环境净化、太阳能电池等方面的应用。
三、任务内容
1.研究水相合成法制备纳米二氧化钛微球的反应条件，包括温度、添加剂、反应时间等，寻找最优的制备条件。
2.通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对纳米二氧化钛微球进行表征，以得到其形貌、晶型、比表面等信息。
3.考察纳米二氧化钛微球的催化性能，如光催化性能、自洁性能等。
4.探索纳米二氧化钛微球的应用，如在环境治理、太阳能电池等领域的应用。
四、研究意义
本任务的研究成果可以为制备具有特定形貌和尺寸分布的纳米材料奠定基础，并为相关领域的应用提供新的应用途径。此外，本任务还可为环境净化、能源转换等领域的可持续发展做出一定贡献。
五、预期结果
1.成功制备出具有一定形貌和尺寸分布的纳米二氧化钛微球。
2.研究出纳米二氧化钛微球的结构、形貌、晶型和比表面等信息。
3.探究纳米二氧化钛微球的光催化性能、自洁性能等方面，为其实际应用提供理论基础。
4.发现纳米二氧化钛微球在环境治理、能源转换等领域的新应用途径。
六、研究方法
1.利用水相合成法制备纳米二氧化钛微球。
2.利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对所制备的纳米二氧化钛微球进行形貌、晶型等表征。
3.利用光催化实验仪、紫外可见光吸收光谱仪等手段对纳米二氧化钛微球的催化性能（如光催化性能、自洁性能）进行测试。
4.探索纳米二氧化钛微球在环境治理、太阳能电池等领域的应用。
七、进度安排
阶段|内容|时间
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第一阶段|基础理论学习|2周
第二阶段|纳米二氧化钛微球的制备方法研究|4周
第三阶段|纳米二氧化钛微球的表征|4周
第四阶段|纳米二氧化钛微球的性能研究|4周
第五阶段|纳米二氧化钛微球在应用方面的研究|2周
第六阶段|结题及撰写论文|2周
八、参考文献
1.Meng,Q.,Li,X.,Zhang,R.,etal.(2017).Facilesynthesisofchain-likeTiO2microspheresasphotoanodesfordye-sensitizedsolarcells.JournaloftheElectrochemicalSociety,164(2),H55-H59.
2.Zhang,J.,Zhang,K.,&Zhang,H.(2016).One-stepsynthesisofTiO2microsphereswithexposed{001}facetsandenhancedphotocatalyticproperties.JournalofMaterialsChemistryA,4(16),5895-5904.
3.Wang,L.,Li,X.,Ma,G.,etal.(2015).Formationofsingle-crystallineTiO2microriceasaproductoftwodifferentadditivesinhydrothermalsynthesisanditsphotoelectrochemicalperformance.JournalofMaterialsChemistryA,3(29),15203-15208.
4.Zhang,W.,Wang,Y.,Chen,B.,etal.(2014).Phase-controlledsynthesisofTiO2hierarchicalhollowmicrospheresforimprovedphotocatalyticactivity.JournalofMaterialsChemistryA,2(39),16537-16542.