“白变黑”诱导纳米TiO_(2)产生光热转换性能的综合实验设计

摘要

设计了黑色纳米二氧化钛(TiO_(2))制备及“白变黑”诱导产生光热转换性能的综合性实验。以锐钛矿和金红石结构的白色纳米TiO_(2)为原料,以硼氢化钠(NaBH)为还原剂,采用高温还原法制备了具有光热转换性能的黑色纳米TiO_(2),研究了还原剂浓度和反应时间对纳米TiO_(2)“白变黑”光吸收性质的影响,比较了两种结构纳米TiO_(2)“白变黑”诱导的光热转换性能。当NaBH与TiO_(2)的质量比为1∶3、反应温度和反应时间为350℃和120 min时,得到的黑色纳米TiO_(2)的光吸收性能最佳;在808 nm激光照射下,黑色纳米TiO_(2)显示出优异的光热转换性能,且在同等条件下,金红石结构黑色纳米TiO_(2)具有更好的光热转换性能。教学实践表明,纳米TiO_(2)“白”变“黑”实验不仅培养了学生在纳米材料制备、表征和数据分析方面的能力,而且对纳米材料的形貌-结构-性能之间的关系有了更深刻的理解。