实现可再生能源的高效利用,储能技术的发展至关重要。钠离子电池以储量丰富的钠资源为基础,开发成本低,有望在大规模储能系统中应用而越来越受到重视。寻求高比容量、安全稳定的电极材料是推进钠离子电池应用的关键。锐钛矿型TiO₂具有较高的理论比容量、适宜的安全嵌钠电位和优异的循环稳定性,是一种有应用潜力的钠离子电池负极材料。然而,锐钛矿型TiO₂存在电子电导率低、Na⁺扩散速率慢的问题,导致倍率性能不佳,限制其实际应用。本文通过N/S共掺杂和碳添加剂修饰的方法改善锐钛矿型TiO₂的电子电导率;同时,构建近表面Ti-O-C通道和BiOCl/TiO₂p-n结异质界面,加快Na⁺的扩散速率,以期提升锐钛矿型TiO₂的倍率性能。主要研究内容如下:（1）以硫脲为掺杂源,通过一步高温固相焙烧实现N、S两种元素同时掺杂锐钛矿型TiO₂纳米颗粒。结果表明N、S主要以取代和间隙型掺杂方式进入TiO₂的晶格中,形成氧空位和Ti³⁺,提高其本征电子电导率。与未掺杂相比,N/S共掺杂锐钛矿型TiO₂纳米颗粒具有较小的颗粒尺寸和较大的比表面积,缩短Na⁺的扩散路径,增加活性物质与电解液之间的接触面积,有利于电解液的浸润。N/S共掺杂锐钛矿型TiO₂纳米颗粒电极的倍率性能相较于未掺杂提高了80%。（2）采用静电纺丝技术制备自支撑TiO₂/C复合纳米纤维,在复合纳米纤维中分别加入零维炭黑、一维碳纳米管和二维石墨烯三种维度的高导电性碳添加剂。以碳添加剂作为电子导电路径,提升锐钛矿型TiO₂的电子电导率;以碳纳米纤维作为自支撑骨架结构,抑制TiO₂纳米颗粒和碳添加剂的团聚。实验结果表明,相对于零维炭黑的“点-点”和一维碳纳米管的“线-点”接触模式,二维石墨烯与锐钛矿型TiO₂纳米颗粒之间形成的“面-点”接触模式,可以极大地增加单位质量碳添加剂的导电效率,构建致密的导电网络,对TiO₂/C复合纳米纤维电子电导率和电化学性能的提升最为明显。在1 A g^-1的大电流密度下,循环2000圈后,二维石墨烯修饰的TiO₂/C复合纳米纤维电极的可逆比容量仍然可以维持在197 m Ah g^-1。（3）以钛酸四丁酯为钛源,聚乙烯吡咯烷酮为碳源,通过静电纺丝技术和高温热解实现TiO₂与碳的原位复合,在两相界面间形成Ti-O-C储钠通道,加快Na⁺的扩散速率。进一步以硫脲为掺杂源,引入杂原子N和S,在碳层上诱导产生表面缺陷,加速Na⁺从表面碳层向近表面Ti-O-C通道的传质,更大程度上降低整个体系的Na⁺扩散能垒,获得电化学性能优异的N/S共掺杂TiO₂/C复合纳米纤维,在5 A g^-1的大电流密度下,循环3000圈后,其可逆比容量稳定在181.9 m Ah g^-1左右。（4）基于锐钛矿型TiO₂为n型半导体的特点,提出一种新的改性构想,将n型半导体TiO₂与p型半导体BiOCl进行复合,形成p-n结异质界面。在充放电过程中,BiOCl/TiO₂异质界面上形成的可逆内建电场加速Na⁺的扩散;同时,BiOCl/TiO₂异质界面上的静电作用力将Na⁺吸引到BiOCl一侧,中和在BiOCl一侧积累的负电荷,提供额外的界面储钠位点,增加了赝电容贡献占比。BiOCl/TiO₂复合纳米颗粒电极展现出优异的倍率性能,在0.05 A g^-1和2 A g^-1的电流密度下,其可逆比容量可达到235 m Ah g^-1和124 m Ah g^-1。