二氧化钛可见光光催化技术研究进展

二氧化钛光催化效果

二氧化钛光催化效果随着环境污染的日益严重，研究和开发新的环境净化技术变得越来越重要。

二氧化钛光催化技术因其高效、环境友好的特点而备受关注。

本文将重点探讨二氧化钛光催化技术的原理和应用，以及其在环境净化领域的潜力。

光催化是一种利用光能激发催化剂产生化学反应的技术。

二氧化钛作为一种常见的催化剂，在光催化反应中表现出了优异的性能。

其光催化效果主要源于其特殊的电子结构和表面性质。

二氧化钛具有较大的带隙能量，使其能够吸收可见光和紫外光。

当二氧化钛受到光的激发时，电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。

这些电子空穴对能够参与各种氧化还原反应，从而促使有害物质的分解和转化。

二氧化钛具有良好的光生电子和光生空穴的分离能力。

由于其晶体结构的特殊性，电子和空穴在二氧化钛表面得以有效分离，并在催化剂表面与待降解物质发生反应。

这种电子-空穴分离的能力是二氧化钛光催化效果的关键。

二氧化钛的表面具有丰富的活性位点。

这些活性位点能够吸附待降解物质，并提供反应场所，从而使光催化反应能够有效进行。

此外，二氧化钛的表面还具有一定的氧化性，能够促进有害物质的氧化反应，进一步增强光催化效果。

在环境净化领域，二氧化钛光催化技术已得到广泛应用。

其中，空气净化是应用光催化技术最为常见的领域之一。

二氧化钛光催化技术可以将空气中的有害气体，如甲醛、苯等有机物质，以及二氧化氮等无机物质，转化为无害的物质。

光催化技术不仅具有高效的降解能力，而且不会产生二次污染物，因此被认为是一种可持续发展的环境净化技术。

水净化也是二氧化钛光催化技术的重要应用领域之一。

二氧化钛光催化技术可以有效降解水中的有机污染物，如苯酚、染料等，同时还能杀灭水中的细菌和病毒。

相比传统的水处理方法，光催化技术具有更高的降解效率和更广泛的适用性。

二氧化钛光催化技术还可以应用于清洁能源的开发。

通过二氧化钛光催化反应，可以将光能转化为化学能，并产生可再生的燃料，如氢气。

这种基于光催化的清洁能源生产技术具有巨大的潜力，有望解决能源短缺和环境污染的问题。

可见光诱导TiO2光催化及其机理研究进展

ｐｏｏｅ．ｒｐｓｄ
Ｋｅｏｄｙｗｒｓ
Ｔｉ，ｖｓｂｅｇｔｉｄｃｄｈｔｃｔｌｓｓｍｅｈｎｓ，ｍｏｉｃｔｎＯ２ｉｉｌｑｉｈｎｕｅ，ｐｏｏａａｙｉｃａｉｍｄｆａｉｉｏ
０引言
自Ｆｊｈｍ发表了利用半导体金属氧化物ＴＯ光从ｕｓｉａｉｉｅ解水的实验结果以来，据光激发半导体分解和矿化有机污依
度（隙能，的光照射半导体时，导体吸收光，带Ｅ）半价带的电
子跃迁到导带。当一个电子从价带激发到导带时，导带在
能降解有毒有害污染物的绿色氧化技术。但是，ｉ。催ＴＯ光化走向真正的应用目前仍存在困难，主要原因在于ＴＯ其ｉ
ｅｃｔｄｗｈｎｔｅｗａｅｅｇｈｏｌａｉｌｔｉｌｗｅｈｎ３７ｍ．Ｂａｅｎｔｉｓｏｔｇ，ｔｔｆｕｔｖｏｅｓｏｒｔａ８ｎｅｒｓｄｏｈｓｈｒａｅｈｅｅｔｏｒｓｆｐｍｏｉｉ —
的禁带宽度较宽（锐钛矿相，ｇ．ｅ，应的激发波长在Ｅ一３２Ｖ）对
产生带负电的高活性电子（）在价带上留下带正电荷的空ｅ，
穴（）这样就形成了电子一，空穴对（图１如所示）。。
３７ｍ，８ｎ属于紫外光区，紫外光在太阳能中所占比例不足而
（ｌｇｆｅｉａａｄＥｎｉｏｍｅｔｌＥｎｉｅｒｇ，ＧｕｎｄｎｉｅｓｔｆＰｔｏｈｍｉａｃｎｌｇ，Ｍａｍｉｇ５５０）ＣｏｌｅｏｅＣｈｍｃｌｎｖｒｎｎａｇｎｅｉｎａｇｏｇＵｎｖｒｉｏｅｒｃｅｃｌｙＴｅｈｏｏｙｏｎ２００

二氧化钛光催化活性影响及其改性研究进展

１．１．１ＴｉＯ：晶型的影响
金属离子掺杂不仅能提高ＴｉＯ：的光量子效率，而且还可使ＴｉＯ的吸收光谱响应范围红移，延伸至可见光区域，从而有利于提高对太阳光的吸收效率。当金属离子掺杂后，便在ＴｉＯ禁带中引入新的杂质能级，从而使其禁带宽度相对变窄。这样，价带中的电子吸收光辐射后，先是跃迁到这个新的杂质能级，然后通过再一次吸收能量，并由杂质能级跃迁至导带。这样就降低了受激发所需的能量，使得能量较小的光量子也能激发半导体产生电子和空穴，提高光子利用率，从而实现改性ＴｉＯ：光催化剂的光谱响应范围向可见光区移动。但是金属离子的掺杂会在ＴｉＯ晶格中引入缺陷位置或改变结晶度等，从而ＴｉＯ：的激发波长发生变化；而且，半导体ＴｉＯ表面光生载流子的复合几率会降低、寿命增长，这使ＴｉＯ的光催化作用得到进一步提高，出现这种情况的原因可以说成是掺杂的金属离子成为电子和空穴的浅势捕陷阱。ＴｉＯ：中掺杂不同的金属离子，引起的变化是不一样的并不是所有的金属离子掺杂都会提高ＴｉＯ的催化性能，只有掺杂特定的金属离子才有助于提高ＴｉＯ的光量子效率。大量研究表明，金属离子掺杂ＴｉＯ的光催化活性受诸多因素的影响，比如掺杂金属离子的浓度、价态、半径、能级位置及ｄ电子构型等等。高ｐＨ值或低ｐＨ值条件。Ｂｕｄｄｅｅ等采用浸渍法制备了Ｃｒ — ＴｉＯ和Ｆｅ — ＴｉＯ，研究结果表明，１．１．４外加电子捕获剂的影响当掺杂离子浓度为０．０５ｍｏ１％一０．２ｏｏｔ１％时，掺杂离子的浓度对样品的晶人们在评价ＴｉＯ光催化降解活性时，通常都是在空气或Ｏ：气氛中相不产生影响，并且禁带宽度由无定形ＴｉＯ的３．２８ｅＶ减小为２．５０ｅＶ进行的。但有文献指出，若体系中加入不同的电子捕获剂后将会大大（Ｆｅ — ＴｉＯ）和２．８６ｅＶ（Ｃｒ — ＴｉＯ），光的吸收范围扩展到了可见光区。Ｚｈａｎｇ改变ＴｉＯ：的活性” ～。Ｒｉｖｅｒａ等人 ” 在ＴｉＯ光催化降解苯酚中发现，当等在ＴｉＯ：中掺杂了稀土金属离子Ｅｕ “ ，与纯ＴｉＯ相比较，Ｅｕ掺杂后ｉＯ的尺寸变小且更加均一，平均尺寸约１１ｎｍ，显然由于Ｅｕ的掺杂使体系中加入Ａｇ或ＨＯ后，无论是锐钛矿还是金红石相的光催化活性都Ｔ得ＴｉＯ：粒子的生长大大受到了限制。进一步研究发现，Ｅｕ “ 掺杂到ＴｉＯ有显著提高。一方面可在ＴｉＯ晶格表面发生氧化还原反应，另一方面还可有效另外，当体系中同时含有Ｆｅ “ ／Ｆｅ和ＨＯ时，（ｐｈｏｔｏ）一Ｆｅｎｔｏｎ反应（公中后，式）可以发生，有利于‘ ＯＨ的生成，也可以加快有机物的降解。地抑制ＴｉＯ由锐钛矿型向金红石型的转变，从而进一步提高ＴｉＯ光催Ｆｅ（ Ⅱ）＋ＨＯ — Ｆ￣（１Ｈ）＋ＯＨ＋ＯＨ— ｋｌ＝５８ＭＳ（１）化活性。实验结果表明，当Ｅｕ含量为ｌａｔ．％时，光催化活性最好。Ｆｅ（１ｌＩ）＋Ｈ：Ｏ： — Ｆｅ（ Ⅱ）＋ＯＯＨ＋Ｈｋ２＝Ｏ．０２ＭＳ（２）２．１．２非金属离子掺杂Ｆ￣（１ｌＩ）＋ＯＯＨ— ＋Ｆｅ（ Ⅱ）＋Ｏ：＋Ｈ（３）非金属元素掺杂为ＴｉＯ：改性研究又开辟了一条新途径，非金属掺２ＯＯＨ — Ｏｚ十ＨＯｚ（４１杂使利用Ｎ、Ｓ、Ｐ等非金属元素取代ＴｉＯ中的部分元素，制成ＴｉＯｘ型光１．１．５溶液的温度催化剂。非金属掺杂使得氧的２ｐ轨道和非金属中的Ｐ轨道杂化，或者在光催化降解污染物过程中，溶液温度可影响很多反应过程，但这在ＴｉＯ带隙的价带中引入一个分离能级，这样价带会出现宽化上移，禁些并不是决定光催化反应速率的关键步骤。光催化氧化还原反应大多带宽度相应减小，使ＴｉＯ：的吸收光谱红移，拓展了ＴｉＯ的光响应范围。伴随吸热或放热过程，溶液温度对其也有一定影响。２００１年，Ａｓａｈｉ等首次将Ｎ或其他非金属元素引入纳米ＴｉＯ：晶格来１．２动力学因素对ＴｉＯ进行改性以提高其可见光催化活性。２００３年，Ｏｈｎｏ等Ｉ将钛的１．２．１ＴｉＯ表面结构异丙醇盐和硫脲溶于乙醇中，制备得到掺硫的ＴｉＯ光催化剂，并进行光ＴｉＯ：光催化降解有机污染物过程中，光催化反应主要发生在ＴｉＯ解甲基蓝实验考察Ｓ — ＴｉＯ的光催化活性。结果表明掺硫的ＴｉＯ：光催化表面。所以，ＴｉＯ：的表面性质，包括ＴｉＯ：表面积、ＴｉＯ表面对光子的吸收剂粉末对可见光有吸收，并认为ｓ产生置换晶格金属离子Ｔｊ形成阳离能力、ＴｉＯ表面对光生电子和空穴的捕获、分离和转移能力是影响其光子ｓ掺杂。在紫外光激发下，ｓ掺杂ＹｉＯ的活性略低于Ｐ一２５；而在可见催化活性的重要因素。。比表面积大的ＴｉＯ样品对光子的吸收效率光激发下，只有Ｓ－ＴｉＯ具有光催化活性，Ｐ一２５无活性。这一报道也对高，吸附Ｏ。等反应物的能力强。ＴｉＯ：表面缺陷的存在会形成限制电子Ａｓａｈｉ的理论计算和推论提出了质疑。

二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究

二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究黑龙江省巴彦县佳木斯大学 154000摘要本文选用白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2和钛酸丁酯C16H36O4Ti作为原料在水热的条件下制备出了白云母/TiO2复合光催化剂。

通过使用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外线光谱分析仪和紫外可见光吸收光谱对其结构进行表征，并研究了复合物的光催化活性。

关键词：白云母/TiO2复合光催化剂；水热合成；光催化1概述1.1 TiO2简介云母是一种表面带有活性基团的层状硅酸铝大分子。

白云母是一种层状矿物，具有高比表面积、强吸附性和良好的化学稳定性。

白云母晶体的切片层可以提供光滑的基底，它的原子级光滑表面易于通过劈开来制备。

为了蛋白质结晶的目的，可以对云母表面进行改性，表面离子可以被各种碱金属离子交换。

改变表面离子对水层的有序性有直接影响，这被称为结构破坏或促进。

除了SFA，表面X射线衍射、原子力显微镜、分子动力学模拟和X射线反射率也被用来确定改性云母及其液体表层的表面结构。

由于白云母的(001)面沿c轴滑动，它可以有两个不同的终端，它们在(010)面上相互成镜像。

二氧化钛是三种不同的多态体：锐钛矿，金红石和板钛矿。

二氧化钛的主要来源和最稳定的形式是金红石。

这三种多态性都可以在实验室很容易地合成。

1.2光催化机理在光照条件下，TiO2表面的超亲水性起因于其表面结构的变化。

在紫外光照射下，TiO2价带电子被激发到导带，电子和空穴向TiO2表面迁移，在表面生成电子空穴对，电子与Ti反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别形成正三价的钛离子和氧空位。

此时，空气中的水解离吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表面羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。

2实验步骤2.1酸处理白云母称取5 g白云母放入三口烧瓶中，加入浓度为20%的稀硫酸150 mL，在水浴锅中80℃搅拌25 min，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，且用0.1mol/L氯化钡溶液检测不出SO42-，放在80℃烘箱中干燥备用。

二氧化钛光催化抗菌材料的研究与应用

二氧化钛光催化抗菌材料的研究与应用摘要：本文主要介绍了二氧化钛（TiO2）光催化材料的基本结构、特点、抗菌机理、杀菌原理、以及提高其杀菌性能的方法。

尤其是作为抗菌剂在各个领域中的应用。

并对其在生活中的一些应用前景作了简要评述。

关键词：二氧化钛抗菌材料光催化应用随着社会的发展、科技的进步、文化水平的提高，人们的健康的意识也随之加强。

大多疾病是由细菌、霉菌等作为病原菌侵入人类和动植物发生的一系列反应而引起的，影响人们的健康，甚至危及生命，微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败，带来重大的经济损失，因此，具有杀菌和抗菌效应的商品越来越受到人们的关注。

一般来说，抑制细菌增强和发育的性能称为抗菌，杀死细菌或接近无菌状态的性能称为杀菌，具有抗菌或杀菌功能的材料通称为抗菌材料。

人工合成的抗菌材料可分为无机和有机两大类，由于有机类抗菌材料存在抗菌性较弱，耐热性、稳定性较差，自身分解产物和挥发物可能对人体有害，不适合用于高温加工等缺点，限制了其使用，并逐渐被无机类的抗菌材料所替代[1]。

传统的无机类抗菌剂由银、铜、锌等金属离子担载于沸石、磷酸错、易熔玻璃、硅胶、活性炭等载体组成。

近年来，以二氧化钛为代表的光催化材料得到了广泛的研究，由于Ti02光催化抗菌材料作用效果持久，并且二氧化钛本身价廉、无毒、化学稳定性好，利用太阳光、荧光灯中含有的紫外光作激发源就可具有抗菌效应，并且具有净化空气、污水处理、自清洁等光催化效应，其抗菌过程简单描述为：二氧化钛在大于禁带宽度能量的光激发下，产生的空穴或电子对与环境中氧气及水发生作用，产生的活性氧等自由基与细胞中的有机物分子发生化学反应，进而分解细胞并达到抗菌目的[3]。

此外，这些活性氧基团不仅能迅速、彻底杀灭细菌，还能降解内毒素等细胞裂解产物、其它有机物及化学污染物，使之完全矿化，具有其它抗菌材料不可比拟的优点[4-9][2]。

在抗菌方面展示了广泛的应用前景，已成为新一代的无机抗菌净化材料。

《2024年金属离子掺杂二氧化钛光催化剂的改性研究》范文

《金属离子掺杂二氧化钛光催化剂的改性研究》篇一一、引言随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，光催化技术作为一种绿色、高效的环保技术，受到了广泛关注。

其中，二氧化钛（TiO2）光催化剂因其化学稳定性好、无毒、成本低廉等优点，被广泛应用于光催化领域。

然而，TiO2光催化剂在应用过程中存在光响应范围窄、光生电子-空穴对复合率高、可见光利用率低等问题。

为了解决这些问题，研究者们开始探索金属离子掺杂改性TiO2光催化剂的方法。

本文将重点介绍金属离子掺杂二氧化钛光催化剂的改性研究。

二、金属离子掺杂二氧化钛光催化剂的改性原理金属离子掺杂是指在TiO2晶格中引入其他金属离子，通过改变其电子结构、能级分布和光吸收性能等，从而提高其光催化性能。

掺杂的金属离子能够捕获光生电子或空穴，降低其复合率，延长光生载流子的寿命，同时拓宽TiO2的光响应范围，提高对可见光的利用率。

三、常见金属离子掺杂二氧化钛光催化剂的研究1. 过渡金属离子掺杂：如Fe3+、Co2+、Cu2+等。

这些离子具有未填满的电子壳层，能够捕获光生电子或空穴，降低其复合率。

此外，它们还能在TiO2晶格中引入缺陷态，提高对可见光的吸收能力。

2. 稀土金属离子掺杂：如La3+、Ce4+等。

这些离子具有丰富的能级结构，能够改善TiO2的光谱响应范围。

同时，它们还能提高TiO2的结晶度和比表面积，从而增强其光催化性能。

3. 其他金属离子掺杂：如Nb5+、Sn4+等。

这些离子能够替代TiO2晶格中的部分Ti4+，改变其电子结构，从而提高其光催化性能。

四、改性方法及实验过程1. 溶胶-凝胶法：以钛醇盐为前驱体，加入金属盐溶液，通过溶胶-凝胶过程制备掺杂的TiO2光催化剂。

该方法操作简便，掺杂均匀，但需控制好反应条件，避免产生杂质。

2. 浸渍法：将TiO2粉末浸入金属盐溶液中，使金属离子吸附在TiO2表面或渗入其内部。

该方法制备过程简单，但需控制好浸渍时间和温度，以获得合适的掺杂量。

二氧化钛的电催化性能研究进展

氮掺杂二氧化钛的电催化性能研究进展摘要二氧化钛作为近年来热门的光催化材料，得到大家广泛的关注与研究，而氮掺杂二氧化钛具有令人瞩目的优势也逐渐成为人们研究的热点。

本文综述了氮掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，并对其多种光催化剂机理进行简述，最后阐述了氮掺杂二氧化钛催化材料在环境污染等方面的应用及其研究进展，并对氮掺杂二氧化钛材料的发展前景提出展望。

关键字氮掺杂二氧化钛电催化催化活性一、前言在推进可持续化建设的当今社会，环境污染、食品医疗安全卫生问题等越来越受到公众的重视和关心。

环境污染问题一直是非常棘手的世界性难题，受到大家的关注，现在好多地方及领域仍然采取填埋、焚烧等方式进行垃圾处理，这样不仅无法解决有害有毒物质的污染问题甚至会对环境造成二次污染，如垃圾中的有毒物质渗透到土壤中导致土地、地下水源等被污染，而焚烧的垃圾也会释放大量有毒气体污染空气，因此寻找一种垃圾处理的有效方式亟待解决。

由日本东京大学教授Fujishima和Hon da⑴于1972年发现的二氧化钛的光催化特点，使得二氧化钛在改善环境污染以及垃圾处理等方面的用处初显于世并带来极其广泛的应用前景。

二氧化钛（TiO2）具有成本低廉、化学稳定性好、比表面积大、光催化效率高和不产生二次污染等优异特点，因此是一种应用广泛且极具潜力的光催化材料[1-3]，并且广泛应用于空气净化、抗菌杀菌、太阳能敏化电池以及光催化处理环境污染物等众多领域[4]。

但是，TiO2 目前在实际应用中仍存在很多困难，阻碍其应用的一个重要因素就是激发光波长问题。

由于TiO2 半导体禁带宽度较宽为 3.2 eV，其对应的波长为387 nm，属于紫外光区，而紫外光只占到达地球表面太阳光的6%-7%，在太阳光谱中占绝大多数的可见光部分（能量约占45％）未得到有效利用⑹。

在1986年Sato等⑺就发现氮的引入可使TiO2具有可见光活性，但是十几年来一直没有引起人们的重视，直到2001年Asahi[8]在Science上报道了氮替代少量的晶格氧可以使TiO2 的带隙变窄，在不降低紫外光下活性的同时，使Ti02具有可见光活性，才掀起了非金属元素掺杂Ti02的热潮，而其中，N掺杂型TiO2具有令人瞩目的优势，目前已经成为世界性研究热点N掺杂TiO2的主要制备方法现如今N掺杂TiO2的技术已得到极大的发展，因此制备方法也多种多样，比如用来制备N掺杂TiO2粉体的气氛下灼烧法、水解沉淀法、溶胶-凝胶法、机械化学法等，以及用来制备N掺杂TiO2薄膜的磁控溅射法、脉冲激光沉积法、金属有机化学气相沉积法等。

二氧化硅改性二氧化钛光催化活性研究进展

二氧化硅改性二氧化钛光催化活性研究进展*肖逸帆,柳松(华南理工大学化学科学学院,广东广州510640)摘要:二氧化钛是有代表性的一种n型半导体氧化物,其具有稳定性好、光催化效率高和不产生二次污染等特点,在很多方面有着广阔的应用前景。

二氧化硅改性后的二氧化钛具有粒径小、比表面积大、吸附能力强、提高光催化效果等特点。

介绍了二氧化硅改性二氧化钛的机理、制备方法以及其光催化效果。

根据二氧化钛和二氧化硅的结合方式,分别从复合半导体、二氧化硅作负载、二氧化钛表面包覆二氧化硅等几方面进行总结。

关键词:二氧化钛;二氧化硅;负载;表面包覆;光催化中图分类号:TQ134.11 文献标识码:A 文章编号:1006-4990(2007)09-0005-04Research progress on phot ocatalytic activity of silica-m odified tit anic ox i d eX iao Y ifan,L iu Song(Che m istry science instit u te,Sou t h China University of T echno l ogy,Guangzhou510640,Chi na)A bstrac t:T itanic ox i de i s a representati ve n-t ype sem iconductor ox i de.It has w i de appli cation prospec t i n many as pects,because o f its good stab ility,h i gh photocata l y ti c e ffi c iency and free-fro m secondary po ll uti on etc.T he titan ic ox i de i s characterized by s m a ll partic l e s i ze,l a rge spec ific surface,strong absorption ability and better i m proved photo ca talytic effect e tc.a fter it i s m od ifi ed by sili ca.T he m echan is m of silica m od ify i ng ti tan i c ox ide,the preparati on m ethods and photocatalytic e ffect w ere i n troduced.M eanwh ile,based on the co m bini ng m odes o f ti tan i c ox ide and s ilica,t he pape r su mm ar ized from sev e ra l aspects,such as co m po site se m i conducto r,silica be i ng as the suppo rter and titan ic ox i de s ur face coated w ith silica e tc.. K ey word s:titan i c ox i de;sili ca;support;surface coati ng;photocata lysis1 Si O2改性T i O2的光催化机理T i O2与S i O2之间有物理作用和化学作用,即范德华力和化学键(形成了T i O S i)。