不同金属离子掺杂对TiO2选择性氧化光催化活性的影响
过渡金属离子的掺杂对TiO2光催化活性的影响
（）ＴＯ 粉体 的差 热分 析 （ Ｔ １ ｉ２ Ｄ Ａ） 取 ２ 溶胶 放人 坩埚 中 ， 它放人 烘 箱中低 温烘 干 ， 到 Ｔ 粉体 ． ０ｍＬＴｉ 把 得 ｉ 用粉 体 做差 热分析 实验 以确定 其晶型转 变温度 （）Ｔｉ２ 的 ｘ射线衍 射 （ Ｒ ２ Ｏ 膜 Ｘ Ｄ） 取直径为 １Ｃ１ １ 的玻璃 片 ， Ｔ 用溶 胶 和金属 离子 镀 膜 （ 法 同上 ）制 得 样品 用 Ｄ ｍａ－ 方 ， ／ ｘｒ Ａ
制备样品膜的方法和（ ） ３ 相同， 通过 Ｌ ｋＩＩ ３０Ｘ射线能谱分析仪（ 国牛津） ｉ Ｓ ０ ｎ Ｓ 英 对 样品进行光电能谱分析
２ 结 果与讨 论
２ １ 掺 杂金属 离子对催 化 活性 的影响 为进 一步提 高催化剂 的活性 ， 考察 了多种 过 渡金属 离子对 Ｔｉ 膜 的掺杂 ． （）第一过 渡系列 金属 离子对 １ 示 ， 电 比列 于表 ２ 荷 ．
系列金 属离子 及第 Ⅱ、 Ⅵ副族 过 渡金 属 离 子进 行 了 比较 系统 的研 究 ， 出 了一定 的规 第 找 律性 ， 具有 一定 的参 考价值
１ 实 验部 分
１ Ｔｉ 膜 １ ｏ２
＿
的制 备及光催 化性 能测 试
（ ） 溶胶 及薄膜 的制 备 １ Ｔｉ
收 稿 日期 ：２０ —９０ 修 回 日期 ：２ ０ 一２ ｌ ０ １０ —７： ０ １ｌ一０
明显 ； 第＝ 、 副族 的 金 属 离子 对 １ｏ 六 ¨ ２膜 的 修 饰 效 果较 好 ． 过 ｘ 射 线衍 射 通
（Ｒ 、 Ｘ Ｄ） 电镜 分析 （ Ｍ） 光 电能 谱 分 析 （ Ｓ 厦 差 热 分析 （ Ａ） 催化 剂 表 旺 、 ＸＰ ） ＵＴ 对
纳米二氧化钛催化剂选择性光还原NO生成N2：氧空位和铁掺杂的角色
纳米二氧化钛催化剂选择性光还原NO生成N2：氧空位和铁掺杂的角色摘要传统的以TiO2为载基的光催化剂由于氧化氮氧化物生成硝酸盐并且不易自发的解除吸附，因此容易导致催化剂失活。
我们在一个还原性气氛中通过热还原法在TiO2纳米粒子中产生更大浓度的氧空位来改变选择性还原反应。
结果表明：在光致还原过程中，NO被氧化成N2和O2，并且催化剂在室温下能够自发的解除吸附。
通过在TiO2中掺杂Fe3+来大大提高光还原反应的活性，其中Fe3+作为一个受体型的掺杂剂用以稳定氧空位。
而且，光诱导还原Fe3+生成Fe2+提供了一种重组的途径：几乎完全抑制了NO2的形成，因此提高了还原反应生成N2的选择性。
气相色谱分析证实,N2和O2以化学计量比生成，并且发现氧空位的浓度限制了NO分解反应的活性。
我们提出一系列内部一致的反应方程来描述所有的实验观察到的光催化过程特性。
观察到氧空位对光诱导反应的活性和选择性的影响可能为设计高选择性的光催化剂提供新的路径。
引言世界上大部分的能源消耗主要是在空气中燃烧化石燃料。
主要的例子是汽车中内燃发动机和发电厂中的涡轮机。
这些过程产生大量的温室气体，例如CO2和NO x。
在燃料燃烧的过程中产生较高的温度使空气中N2和O2反应生成NO x （NO和NO2的混合物）。
在过去的几十年，由于越来越多的汽车和日益增长的工业活动，导致大气中NO x的浓度迅速增加。
关注的主要原因是排放的氮氧化物对人类的肺组织有害并且有助于形成酸雨。
TiO2，一种著名的半导体催化剂，能够在室温和常压下分解NO x，已经被广泛的研究。
当入射光的能量超过TiO2半导体的带隙3.2eV时，价带上的电子吸收光子被激发，从价带跃迁到导带，结果产生电子-空穴对。
部分电荷载流子到达TiO2表面并且被Ti上的表面吸附剂捕获形成超氧阴离子和羟基自由基。
生成的自由基非常活跃能够和NO反应形成硝酸盐。
然而，这种方法的主要问题就是形成的硝酸盐不能自发地使解除吸附。
TiO_2光催化剂非金属掺杂的机理研究进展
作者简介:吴雪松,男,江西九江人,硕士研究生,从事与环境功能材料的设计与研发,E -mail :fengcaihangban @ ,TEL :1376714020收稿日期:2008212210TiO 2光催化剂非金属掺杂的机理研究进展吴雪松,唐星华,张 波(南昌航空大学环境与化学工程学院,江西南昌 330036) 摘 要:根据国内外对TiO 2光催化剂改性的研究状况,将TiO 2光催化剂的改性研究分为金属离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、复合半导体、非金属离子掺杂等方面。
其中,非金属掺杂较其他方式的掺杂优势明显,但其机理研究不够深入。
对TiO 2光催化剂的各种非金属掺杂的机理研究进展进行了综述。
关键词:TiO 2;非金属;改性 中图分类号:O 64411 文献标识码:A 文章编号:167129905(2009)0520033203 TiO 2在常温常压下能使水中造成污染的有机物较快地完全氧化为CO 2和H 2O 等无害物质,具有表面晶格缺陷、高比表面能、化学性质稳定、无毒、反应速度快、价格低廉等优点,是一种较为理想的光催化剂。
但是,TiO 2作为光催化剂的应用也存在不容忽视的缺点:吸光频带窄,光生空穴电子复合速度快,量子产率低,只对太阳光中的紫外光有响应。
为此,各国科研工作者积极探索TiO 2的改性方法。
TiO 2的改性大致包括金属离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、复合半导体、非金属离子掺杂。
掺杂金属离子、金属氧化物,贵金属沉积、复合半导体等方法都有较好的可见光响应特性,但金属元素的掺杂使热稳定性变差,易成为电子-空穴对复合中心,降低了光催化活性,并且金属元素注入的成本也较高。
另外,金属元素掺杂还会降低紫外光活性。
表面光敏化存在受光腐蚀的现象,且可能产生二次污染。
与以上方法相比,掺杂非金属离子不但能将纳米TiO 2的光响应波长拓展至可见光区域,还能保持在紫外光区的光催化活性。
非金属元素掺杂TiO 2制取方式简单,光催化效率高,必将成为纳米TiO 2改性的主流方向。
离子掺杂改性TiO2光催化剂的理论研究进展
４ ３
ＷＯ ，Ｆ ｄ ，Ｚ Ｓ以 及 一 些 多 元 复 合 氧 化 物 等 ， ， ｅＯ ，Ｃ Ｓ ｎ 其 中 ＴＯ 是 一 种 比较 理 想 的 光催 化 材 料 ，具 有 上 述 绝 ｉ 大部分 性质 ，尤 其是 锐钛 矿 相 Ｔ Ｏ ，因 为它 具有 较 高 的 ｉ， Ｆ ｒ 能 级 、较 高的 吸附 氧 的能力 及较 高 的 羟基 化 作 用 ， ｅｍｉ 表 现 出优 于其 它 材料 的光 催 化活 性 ，因而得 到 了最 为广
导 体激 活反应 ；ｌ ９ ９ ７年 Ｗａ ｇ等发现 ＴＯ 表 面 的高亲水 ｎ ｉ，
性 及防雾 和 自清洁 功能 。上述 系列 发现 ，使 得光 催化
材 料迅速 成为 科学 研究 的重 要热点 之一 ，光 催 化技 术 由
此 成 为 一 种 新 的 环 境 污 染 治 理 技 术 ， 也 被 Ｅ本 人 称 为 ｌ
的复 合 中心 ，造成 光催 化性 能 降低 ；
（ ） 杂 后 产 生 的 晶 格 畸 变 应 有 利 于 光 生 载 流 子 的 ２掺
然而 ， 目前 ＴＯ ｉ 作 为光 催 化 材 料 并 未得 到 广 泛 应 用 ，因为有 ２个关 键 问题 尚未解 决 ：
分离 ，即掺杂 后在 晶胞 中形成 较强 的 固有 偶极 矩 ，以便 显著 提高 其量 子转 换效 率 。 由于可 以用 来掺 杂 的元 素众 多 ，哪 些能 起 到有 效 的 掺 杂作 用 取决 于 掺 杂 原 子 能 级 与 ＴＯ ｉ 能 级 问 的 相 互 作 用 ，尽 管 目前 在该 方 面 已开展 了大 量 的实 验研 究 ，实 验
结果 也不 尽 相 同 ，但 总 体 表 明 某 些 元 素 的掺 杂 对 拓 宽
（ ） 催 化 活 性 需 紫 外 光 激 发 。 ＴＯ １光 ｉ ，禁 带 较 宽 （ ． Ｖ） ３ ２ｅ ，只能被 ３ ０ ｎ ｌ 下 的 紫外 光 激 发 ， 由于 紫 ８ ｎ 以 外 光 的 能 量 仅 占 太 阳 能 的 ４ ，而 可 见 光 则 占 到 近 ％
铕、铈、钇离子对TiO2催化剂的改性作用
的催化 活性 。与未 加修 饰的 微米级 ＴＯ 相 比 ， ｉ２ 自制 的 Ｙ Ｔ Ｏ ，Ｃ ／ ｉ ２ 化剂 对 ＤＢ ／ ｉ ２ ｅＴ Ｏ 催 Ｓ的光 催化 活性 均有 很 人的提 高 。
关键 词 ：稀 土 ；二 氧化 钛 ； ；钇 ； ；光催 化 活性 铕 铈
中 图分 类 号 ： ６ ３ ０ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ０—４ ４ （０ ２ ０ ３ ３ ２ ０ ）５—０ ７ ４ ８—０ ３
１ １ 催 化 剂 的 制 备 ．
采 用 浸 渍 法 制 备 复 合 型 氧
化 物 催 化 剂 ，原料 均 为 分 析 纯 试 剂 。先 将 稀 土 氧 化
物 用 ３ 的 ＨＮ ３ 分 析 纯 ） 解 ，使 之 转 化 为 硝 酸 ％ Ｏ（ 溶 盐 溶 液 ，再 按 某 一 比例 将 ＴＯ 浸 渍 其 中 ， 不 断 搅 ｉ２ 并 拌 加热 蒸 发 至 粘 稠状 。在 马 弗 炉 中 ３ ３Ｋ下 烘 干 １ ７ ｈ，然 后 升温 至 ６ ３Ｋ，高 温 焙 烧 ２ｈ，自然 冷 却 后 ７ 即可 获 得 稀 土 氧 化 物 掺 杂 的 复 合 型 氧 化 物 催 化 剂 。
２ １ 催 化 剂 的催 化 性 能 ．
催 化 剂 对 Ｄ Ｓ的光 催 Ｂ
于 ＴＯ 的粒度差 异 ， ｉ２ 采用 该 复合 方法 对催 化 活性
的改 善效 果 是 不 同 的 。 １ 实 验 部 分
化 作 用 结 果 如 表 １所 示 。与 Ａ ＴＯ — ｉ ２相 比 ，Ｅ ／ ． ｕ Ａ
分析 。
２ 结 果 与 讨 论
实验 结 果 表 明 ，国 产 微 米 级 ＴＯ２ 记 为 Ａ ｉ （ — ＴＯ ）掺 杂 Ｙ，ｃ ｉ２ ｅ后 催 化 活 性 大 大 提 高 ，并 易 于 分
金属离子掺杂对纳米TiO2光催化活性的影响及其机理研究进展
１ 引 言
利用 半 导体独 特 的光催 化反 应处 理 污染物 已成为 环境治理领域 的一大研究热 点之 一。纳米 ＴＯ ｉ 因具有 价廉无毒 、催化 活性高、氧化 能力 强、稳定性好 等特点 而备受关注 。但纳米 ＴＯ２ ｉ 的光生 电子和空穴容 易复合 ， 量子产 率低 ， 带隙较 宽（ ３ ｅ ， 约 ． Ｖ） 只能被波长 ￣ ８ ｎ ２ ＜３０ ｍ 的紫外线激发 ，因而对 自然 光的利用率 只有 ５ ％左右［。 １ 】 近年来 ， 不少研 究者发现利用金属 离子掺杂 的方法 可 以 延伸 纳米 ＴＯ 光 响应 范围和提 高光催 化活性 ，并对其 ｉ２ 机理 进行 了比较深入 的研 究【 】 ２ 。本文 综述 了金属 离子
中图分 类号： ０ ４ ６３
文章编号 ： １０ ．７ １２ ０ ） 刊．３ ４０ ０ １ ３ （０ ７增 ９ ２ ９ ．３
杂的ＴＯ 粉 体 。这种方法 的缺点也 是掺杂不均匀 ，金属 ｉ２ 离子不易进入ＴＯ 晶格 。 ｉ２ （ ）浸渍法 ：这 种方法 是将ＴＯ 浸渍在 金属离子 ４ ｉ２
， 力
材
轩
２ ７ 增刊（８ 卷 ０ 年 ０ ３）
金属离子掺杂对纳 米 ＴＯ 光催 化活性 的影 响及其机理研 究进展术 ｉ２
黄 毅 ， 一 、
（ 重庆 文理学 院 化学 与环境科学系 ，重庆 ４ ２ ６ ） ０ １ ８ 摘 要 ：介 绍 了金 属 离子掺杂纳 米 ＴＯ 的制备 方法 ， ｉ２ 钛元素和掺杂 元素在沉 淀时可能存在着速率不匹配 ，掺 杂不均匀的 问题 ，不利于ＴＯ 光催化 活性的提 高。 ｉ２ （ ）分步沉淀法 ：这种方法是 在Ｔｃ先沉淀之后 ， ３ ｉ ＊
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究
首先，TiO2的晶面与光催化性能的关系是不可忽视的。
研究表明，(001)和(101)晶面具有较好的光催化活性，而(100)晶面的光催化活性较弱。
因此，通过对TiO2材料进行晶
面调控改性，可以有效提高其光催化性能。
进一步的研究发现，不同的晶面调控方法对TiO2材料的光催化效果具有不同的影响。
一、表面修饰法
表面修饰法是指通过在TiO2表面引入可吸附分子、金属离子等，形成界面缺陷，从
而调控其晶面结构。
其中，最常用的表面修饰方法包括离子掺杂和贵金属修饰。
在这些方
法中，离子掺杂可以引入预先选择的离子在TiO2晶体内部，改变其半导体性质和光催化
活性。
而贵金属修饰则是引入一定量的贵金属纳米颗粒，增加TiO2表面的光催化活性。
二、晶面调控法
晶面调控法是指通过物理或化学方法改变TiO2晶粒的晶面状态，进而调控其晶面结构，提高其光催化活性。
其中，最常用的晶面调控方法包括孤子掺杂、表面特性调控和晶
粒大小调控。
孤子掺杂是通过掺杂一定量的阴离子原子，在晶体结构中形成孤对缺陷，改变TiO2
表面的光催化活性。
表面特性调控是指在TiO2表面上通过化学修饰引入不同的官能团，
进而改变其晶面状态和光催化活性。
晶粒大小调控是通过调节晶体粒子大小来控制其晶面
状态，由此改变其光催化活性。
综上所述，TiO2晶面调控改性方法是一种有效的提高TiO2材料光催化性能的方法。
各种方法各有优势，可根据需要选择。
为了更好地应用这些方法，还需要深入探索其机理，并针对不同的应用需求开发新的改性方法。
非金属离子掺杂对TiO2光催化活性的影响
ｉ ｓａ ｉｉ ． ｎ ｍｅ ａ ｌ ｏ ｓｄ ｐ ｎ ｓｂ ｔ ｒ ｔ ｏ ｃ ｉｖ ｉｉ ｌ ｉ ｈ ｆ ｉ ｎ ｕ ｄ ｏ ｉ ｅａ ｄ ｎ ｔ ｏ ｒ ｄ ｃ ｌ ａ ｉ ｌ ｔ ｉ ｈ ｎ ｔ ｂ ｌ ｙ Ｎｏ — ｔ ｌ ｃｉ ｎ ｏ ｉ ｇ ｉ ｅ ｔ ｈ ｄ ｔ ａ ｈ ｅ ｅｖ ｓ ｅｌ ｔ ｔ ｉ ｍ ｉ ｘ ｄ ｎ ｏ ｕ ｅ ｕ ｔ ｖ ｏ ｅ ｇ ｔ ｔ ｉ ｅ ｍｅ ｏ ｂ ｇ ｏ ｔａ ｔ ｅ ｒ ｌ
中 图 分类 号 ： Ｔ ３ ３ ０ ４ ．６ Ｂ ３ ；６ ３３１ 文 献 标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ： １０ — ３ ６２ ０ ）５ ０ ０ ０ ０ ７ ９ ８（０ ８０ ｏ ｓＤｏ ｉ ｎ ｏ ｏ ａ ｌ ｔｃＡｃ ｉｉｙｏ ｔ ｎ ｕ ｏ ｉ ｅ ｆ ｃｓｏ ｎ－ ｔ ｌ ｃＩ ｎ ｐ ｎｇｏ Ｐｈ ｔ ｃ ｔ ｙ ｉ ｔｖｔ ｆ ａ ｉ ｍ Ｄｉｘ ｄ ｉ ａ Ｔｉ
２ ０ 年第 ５ ０８ 期
中国非金属 矿工业导刊
总第 ７ 期 ０
【 验研究 】 试
康 华 ，崔洪 亮 ，李桂春
（ 黑龙江科技学院资源与环境 工程 学院，黑龙江 哈 尔滨 １ ０ ７ ０ ２ ） ５ 摘要 ：金属离子掺杂是常用 来Ｒ Ｔｉ ￣ Ｏ 进行带隙调控 的一种方法 ，但是研究发现金属 离子掺杂 的Ｔ Ｏ 往往存在着光生 载 ｉ： 流子复合几率较高和热不稳定性 等诸 多缺陷。非金属离子掺 杂是 在不 降低 紫外 光活性 的同时实现 Ｔ Ｏ 可见光响应的较好方 ｉ 法 。本文主要综述了Ｎ、Ｃ、Ｓ 非金属离子掺杂对Ｔｉ ！ 等 Ｏ 光催化 活性 的影 响。 关键词 ：光催化 ；二氧化钛 ；非金属离子 ；掺杂
催化材料 在环境保护、医疗卫生等领域的更加广泛深 入 的应用 ，对多相光催化理 论的发展做 出贡献 。
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广 州化 工
不 同金属 离子 掺 杂对 ＴＯ ｉ２选 择性 氧化 光 催化 活 性 的影 响
于新 婕 ，陈前林
（ 贵州大学化 学与化 工学院 ，贵州 贵 阳 ５０ ０ ） ５０ ３
摘 要 ： 采用溶胶 一 凝胶法制备二氧化钛光催化剂 ， 通过在基材中加入金属离子， ＴＯ 进行改性 ， 对 ｉ 研究以
２１ 年 ３ 第 １ ０１ ９卷 ９期
：ｍ ２ ∞
广州 化 工
∞：∞ ２
∞ ∞ 仇 ∞
・５・ ５
取代 了 Ｔ 的晶格 位置 ， ｉ 形成 了新 的 Ｍ ｅ—Ｏ金 属 键 ， 在 ＴＯ 禁 带 中引入 了 新 能 级 ， 催 化 剂 表 面形 成 了 许 多 ｉ， 在 缺 陷 ， ｅｌ 等 认 为 晶格 缺 陷能 够 提 高 ＴＯ Ｈ ｌｒ ｅ ｉ 的 Ｆ ｒ ｉ ｅｍ 能级 ， 增加 表面 能量 壁 垒 ， 电子 一空 穴在 表 面 的 复 合 使 概率 降低 。 当 ＴＯ ｉ 被 激 发 时 ， 分 光 生 电 子跃 迁 到催 部 化剂 表 面被 表 面陷 阱捕获 ， 光生 空 穴氧 化水 形 成 ・ Ｈ， Ｏ 可 以把 甲基橙 氧化 形 成二 氧 化碳 和 水 。因此 ， 掺杂 低 于 钛化合价 的金属 离子使催化剂 具有 氧化 作 为 一 种先 进 的氧 化 水 乙醇 ， ＴＯ ） 成都 市科 龙 化 工 试 剂厂 ； 酸铁 、 酸 镁 、 酸 硝 硝 硝 技术 ， 在光催 化 降解有 机物方 面有 着广 泛 的应用 。 由于 铜 ， 津市科 密 欧化学 试剂 厂 ； 氯化锑 ， 天 三 国药集 团化学 可 以用 太 阳光作 为潜 在 的激 发光 源 、 应在 常温 常压 下 试 剂有 限公 司 ； 铬 酸钾 ， 庆川 江化 学试剂 厂 ； 反 重 重 五氧化 进行 、 具有不 产生 二次 污染 、 化学 性质稳 定等 特点 ， 利 二 钒 ， 海 山浦化 工 厂 。 为 上
图 １ 不同掺杂金属与纯 ＴＯ ｉ 的甲基橙与重铬酸钾降解率的比较
Ｆｉ．１ Ｄｉ ｅｅ ｔｄｏ ｄ ｍｅａ ｎ ｕ ｅ Ｔｉ ｍ ｏａ ｓｕ ｇ ｆ ｒ ｎ ｐｅ ｔｌａ ｄ ｐ ｒ Ｏ２ｗｉ ｐ ｔｓ ｉｍ ｆ
高于钛价的金属选择性氧化光催化活性较弱。未掺杂 金属离子的纯 ＴＯ 催化剂其氧化性 与还原性都较强 ， ｉ
用太 阳能消 除环境 污染 提供 了一 条很好 的途 径 ， 已经 引 １ ２ 主 要设 备 ． 起 了人 们 的广 泛关 注 ¨＿ 。该 试 验 方 法 是 用 能 量 大 于 ２ Ｊ 一１定式 电 动搅 拌 器 ， 苏 金 坛 市 中大 仪 器 厂 ； Ｊ 江 等于半 导体 禁 带 宽度 （ ． Ｖ） ３ ２ ｅ 的光 照 射 半 导 体 ， 半 在 Ｙ ｗ 一１ ２ 型红外 干燥 箱 ； 沸 炉 ； 照 计 ， 京 师范 Ｈ ０Ａ 马 辐 北 导体 的 导 带 和 价 带 上 分 别 形 成 电 子 一空 穴 对 （ 一一 ｅ 大 学光 电仪 器 厂 ；２ ７ ２一可 见分 光 光度 计 ； 压 汞灯 ； 高 磁 ｈ 。光 生空 穴 有 很 强 的 得 电 子 能力 ， ） 具有 强 氧化 性 ， 力恒 温搅 拌器 。 光 生 电子有还 原性 ， 其氧 化性 在有机 物 降解过 程 中 已得 ． 到 了广 泛应 用 －］ ５。但 是从 光 催 化 剂 的氧 化 性 和 还原 １ ３ 催 化 剂 的制 备
１ 实 验 部分
１ １ 原 料 ．
０２ ） ．％ 的溶 液 中 ， 不 断 剧烈 搅 拌 ， 声 波 分 散 、 解 并 超 水
缩 聚后形 成改性 ＴＯ 前 驱体 ， ｉ 然后 干燥 ， 分别 在 ４ ０ 并 ０、
５ 、０ 、５ ６ ０ ｏ Ｃ焙烧 ， 经过 研 磨制 成 掺杂 不 同金 再 试剂 ： 酸丁酯 （ Ｒ） 成都 市 科 龙 化 工试 剂厂 ； 酞 Ａ ， 无 ４ ０ ５ ０ ５ ０、０
蝮
１ｌ 岫
０
ｌ Ｏ
２ ０
３ Ｏ
４ ０
５ ６ ０ Ｏ
７ Ｏ
８ ０
时， 掺杂 钒 、 、 铬 锑较 钛 价态 高 的 离子 ， 催 化 剂 的催 化 对
氧化及还 原性能 都有一 定 的抑 制 ， 其催 化氧化性 能 的 对
ｔｒ ｉ ／ ｎ ａ
ｂ
抑制较 强 ， 对其催 化 还原 的性 能 的抑 制 较 弱 ， 因此 掺 杂
关键词 ： 二氧化钛 ； 选择性 ； 光催化氧化 ； 掺杂
Ｓｔ ｙ ｏ ｌｃｉ ｅ Ｏ ｘｄａ ｉ ｎ ｏ Ｏ２Ｐｈｏ ｏ ａ ａ ｙ ｉ ｔｖ ｔ ｕｄ ｎ Ｓｅｅ ｔｖ ｉ ｔｏ ｆＴｉ ｔ ｃ ｔ ｌ ｔｃ Ａｃｉ ｉｙ
Ｙ ｎ— ｉ． Ｈ Ｎ Ｑａ ＵＸ Ｓ ｊ Ｃ Ｅ ｉｎ—Ｚ ｅ ｎ
（ ） 的测 定 ： 反 应前 溶 液 用 石 英 比色皿 盛 放 ， ２Ａ 取 然后置 于 ７ ２型可见 分光光 度计进 行波 长扫描 ， 定最 ２ 确
Ｏ ｌ ０ ２ Ｏ
ａ
３ ０
４ ０
５ ０
大 吸收波长后 再测 其 吸光 度 Ａ 每 间隔 相 同时 间 取样 始，
检测 ， 还原率 为 Ｘ＝［ Ａ始一Ａ ） Ａ （ ／ 始］×１０ ０ ％
属离 子 的催 化剂仍 然 具有 较 强 的选 择 性 氧化 光 催 化 活 选择 性氧化 光催 化活性 最强 。
性 ，５ ５ ０℃ 时其选 择 性 氧 化 性 能较 强 ， 选 择 性 氧 化 光 其
催化 活性 的顺序 为镁 、 、 、 、 、 。改 变焙烧 温度 铜 铁 铬 锑 钒
低于钛化合价 的金属 离子进 入 了 ＴＯ ｉ 的 晶格 ， 部分
（ ｏ ｅｅｏ ｈ ｍ ｓｙａ ｄＣ ｅ ｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｇ ｉ ｏ ｎｖｒｉ ， ｕｚｏ ｕｙｎ ５ ０ ３ ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ ｉｒ ｎ ｈ ｍ ｃ ｇ ｅｉ ， ｕｚ ｕＵ ｉ ｓｙ Ｇ ｉ ｕＧ ｉ ｇ５ ０ ０ ，Ｃ ｉａ ｌ Ｃ ｔ ａＥ ｎ ｎ ｈ ｅ ｔ ｈ ａ
性 两方 面 同时进行 对 比分 析 的文 献 较 少 。针 对 二 氧化 钛 的选择 性光 催化 活性 的研究 还未 见报 道 。
采用 溶 胶 一凝胶 法 法 制 备 ＴＯ ｉ 催 化剂 ， 以钛 酸 丁 酯 为原料 ， 无水 乙醇 为溶 剂 ， 钛 酸 丁酯 与 醇 的混 合 液 将 滴人 到相 应 比例 的醇 和 去 离 子水 及 金属 盐 （ Ｍｅ： ｉ Ｔ＝
Ａｂｓｒ ｔ ｔ ａｃ ：Ｕｓｎ ｏ ｉ ｇ ｓ ｌ—ｇ ｌ ｍｅｈｏ ｏ ｅ ａ ａｉｎ ｏ ｉａ ｕｍ ｏ ｉｅ ｐｈ ｔ ｃ ｔ ｌｓ ｙ ａ ｄ ｎ ｔｌｉ ｎ ｉ ｈ ａ ｅ ｅ ｔ ｄ ｆ ｒｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｆ ｔ ｎｉ ｔ ｄｉｘｄ ｏｏ ａａ ｙ ｔｂ ｄ ｉ ｇ ｍｅａ ｏ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓ
作者简介 ： 于新 婕 （ ９６一） 女 ， １８ ， 主要 从 事 研 究 光 催 化 剂 的改 性 及 应 用 。
・
５・ ４
广州化 工
没有 光催化 选择性 。
２１年 ３ ０１ ９卷第 ｌ ９期
属离 子的 改性 ＴＯ 催 化剂 。 ｉ
１４ 实 验 方 法 ．
（） １ 实验装 置为 自行 设计 安 装 的光 催 化反 应装 置 ， 光源 为低压 汞灯 （ ２ ３ ５ ｎ ， 所 有 的光催 化 实 １５ Ｗ，６ ｍ） 在
ｍ ｔ ｉｌ ＴＯ ａ ｏ ｉｅ ， ｎ ０ｍｇ Ｌｍ ｔｙ ｏａｇ ｎ ０ ／ ｏ ｓｉｍ ｄｃ ｒｍ ｔ ｆｒ ｅｒｄ ｔ ｎｍｏｅ， ａｅ ａ， ｉ ２ ｓｍ ｄｆ ｄ ａ ｄｉ ３ ／ ｅｈｌ ｒｎ ｅａ ｄ１０ｍｇ Ｌｐｔ ｓ ｉ ｏ ａｅ ｇ ａ ｏ ｄ ｌ ｒ ｗ ｉ ｎ ａ ｕ ｈ ｄ ａ ｉ ｏ
验 中均未 向体 系用 氧 ， 没有加人 除 降解 目标 之外 的其 也
他物 质 。采 用 甲基 橙 的浓 度 作 为催 化 剂 氧化 性 的分 析 指标 ， 用重铬 酸钾 中六价 铬 的浓度 作 为催 化 剂还原 性 的
分析 指标 ， 前超 声 波震 荡 ２ ｉ， 反应 ０ｍｎ 与反 应 液 充 分混 合 ， 置 ２ ｉ 吸附平衡 ， 开光源 进行反 应 。 静 ０ ｍｎ至 打
ｄ ｃ ｒ ｍａｅ ｄ ｇ ａ ａ ｉｎ ｏ ｔ ｙ ａ ｇ ｉｈ ｏ ｔ ｅ ｒ ｄ ｔ ｆｍｅｈ ｌＯｒｎ ｅ ｏ
表 １ 不 同掺 杂金属 的 ＴＯ 不 同焙 烧温 度下 甲基橙 与重铬 酸钾 降解率 的 比较 ｉ：
由表 １可知 ， 即使 改 变 焙烧 温 度 ， 杂低 价 态 的金 并未 改变其 选择 性 氧 化光 催 化 活性 的顺序 。掺杂 镁 的 掺
催 化活性 。
２ 结 论
（） １ 掺杂 离 子 对 纳 米 二 氧化 钛 颗粒 的 光催 化效 果 有一 定 的影 响 ， 同离 子掺 杂 量相 同 （ 不 Ｍｅ： ｉ ． ％ ） Ｔ ＝０ ２ 情况 下其 影 响效果 不 同 ；
ｔｒ ｉ ／ ｎ ａ
２ 结 果 与讨 论
纯 二氧化钛 与掺、 不 同 离子 的二 氧化 钛 的 降解 率 杂 哥琏逝 醐
关系如 图 １ 舳 。 ∞ ∞ 柏 所示
∞ ｏ ｍ
旃
鹱 数 锱
由图 １ 知 ， 同的掺 杂离子 对二氧 化钛 的催 化效 可 不 果影 响不 同 ， 杂铁 、 、 较 钛 价态 底 的离 子 ， 化 剂 掺 铜 镁 催 的催化 氧化性 能有 一定 的提 高但 对 其催 化 还 原性 能有 较强 的抑制 ， 因此有较 强 的选 择性 氧化光 催化 活性 。 同
３ ／ 甲基橙 与 １０ｍｇＬ重 铬 酸钾为 降解模 型 ， ０ｍｇＬ ０ ／ 掺杂 不 同价态 离子 对催化 剂选 择性 氧化 光催化 性 能 的影 响 。实 验 结果 表 明 ： 掺人低 价 离子 的催 化 剂 的氧化性 提 高并且 还原 性得 到有 效 的抑制 ， 有较 强 的选 择性 氧化 光催化 活性 。