TiO2薄膜光催化效果的强化

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tio2光催化效率影响因素及应用

tio2光催化效率影响因素及应用
一、TiO2光催化效率影响因素：
1.光源：紫外光、可见光等光源都可以催化TiO2光催化反应，但是光源种类不同，催化效率会有差异。

2.TiO2纳米粒子大小：TiO2纳米粒子的大小也会影响TiO2光催化效果，一般来说，TiO2纳米粒子的尺寸越小，其光催化效果越好。

3.TiO2参与反应物：反应物种类不同，其与TiO2反应的效率也会有差异。

4.TiO2浓度：TiO2的浓度也会影响光催化效率，一般来说，TiO2的浓度越高，其光催化效率也会相应提高。

5.催化剂：一些催化剂可以改善TiO2光催化反应的效率，如铜、铁等常用催化剂。

二、TiO2光催化应用：
1.无害化处理：TiO2光催化反应可以用于无害化处理废气、废水等有毒有害物质，从而净化环境。

2.水处理：TiO2光催化反应也可以用于水处理，用于去除水中的微生物、悬浮物或者重金属离子等。

3.氧化反应：TiO2光催化反应可以进行氧化反应，如降解有机物、氧化还原反应等。

4.生物活性物质的制备：TiO2光催化反应可以用于制备生物活性物质，如多巴胺、麦角甾醇等物质。

薄膜材料在光催化领域的应用研究

薄膜材料在光催化领域的应用研究光催化技术是一种重要的环境治理和能源转换技术，其应用范围广泛，包括水处理、空气净化、能源转换等领域。

其中，薄膜材料在光催化领域的应用研究备受关注。

本文将重点探讨薄膜材料在光催化领域的应用及其研究进展。

一、薄膜材料在光催化领域的意义薄膜材料具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，能够有效地吸附和分解污染物。

此外，薄膜材料的晶格结构和表面形貌可通过调控工艺进行优化，从而提高催化性能。

因此，在光催化应用中，薄膜材料具有以下优势：1. 提高反应效率：薄膜材料的高比表面积和丰富的活性位点可提供更多的反应界面，增强光吸收和催化效率。

2. 降低催化剂用量：薄膜材料通过效果良好的分离功能，降低了催化剂的损失和浪费。

同样的催化效果可以通过少量的催化剂实现，提高了催化剂的利用效率。

3. 提高光稳定性：薄膜材料通过在表面形貌或晶格结构上引入助剂或掺杂离子，可以提高光稳定性，延长材料的使用寿命。

由于以上优势，薄膜材料在光催化领域的应用逐渐受到广泛关注，并取得了一系列重要研究成果。

二、薄膜材料在光催化降解有机污染物中的应用有机污染物是造成环境问题的重要源头之一，其快速降解和有效去除一直是研究的热点。

薄膜材料的高比表面积和较好的吸附性能为有机污染物的降解提供了良好的条件。

1. 二维材料：二维材料，如石墨烯和二维金属卤化物等，具有高度可调控性和强大的催化性能，成为光催化降解有机污染物的研究热点。

通过将二维材料制备成薄膜，可以实现对有机污染物的吸附和光解降解，提高降解效率。

2. 多孔材料：多孔薄膜材料，如金属有机框架材料（MOFs）和介孔材料等，具有良好的吸附性能和较大的表面积，为有机污染物的降解提供了独特的平台。

这些多孔薄膜材料可以通过调控孔结构和功能化处理，实现对有机污染物的高效吸附和分解。

3. 半导体材料：以二氧化钛（TiO2）为代表的半导体材料具有良好的光催化性能。

将TiO2薄膜制备在载体上，可提高光催化降解有机污染物的效率。

TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用

TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用随着人口的增加和工业化的快速发展，水资源的污染问题日益突出，给环境和人类健康带来了巨大威胁。

因此，寻找高效、低成本的废水处理技术变得尤为重要。

TiO2光催化反应由于其高效、环境友好的特点，在废水处理中得到了广泛应用。

TiO2是一种常见的金属氧化物，具有良好的稳定性、耐腐蚀性和光催化性能。

光催化反应是指在光照下，光催化剂吸收光能产生活性氧物种，通过氧化还原反应将有机污染物转化为无害的物质。

TiO2光催化反应的原理主要基于其能带结构和表面活性位点。

当光照入射到TiO2表面时，激活光子会激发电子从价带跃迁到导带，产生电子-空穴对。

电子和空穴在晶体内部进行迁移，发生氧化还原反应。

此外，TiO2表面的羟基（OH）和缺陷位点也可以吸附有机污染物，提高催化剂的活性。

尽管TiO2光催化反应具有良好的光催化性能，但纯TiO2的光响应范围较窄，主要在紫外线（UV）区域。

为了拓展其光响应范围，研究者们通过掺杂、复合和修饰等方法进行了改性。

掺杂将其他金属或非金属元素引入TiO2晶格中，改变了其能带结构和吸收光谱。

复合将TiO2与其他材料进行复合，形成新的光催化剂。

修饰利用纳米材料对TiO2进行修饰，增强了其光催化性能。

这些方法不仅提高了光催化剂的光响应范围，还改善了其光催化效率。

在废水处理中，TiO2光催化反应被广泛应用于去除有机物、重金属离子和细菌等污染物。

有机污染物是废水中主要的污染源之一，包括有机溶剂、农药、染料和药物等。

这些物质具有难降解性和毒性，传统的废水处理方法往往效果不佳。

而TiO2光催化反应能够将有机污染物降解为无害的物质，大大提高了废水处理的效果。

重金属离子是废水中另一个常见的污染物，具有持久性和生物蓄积性。

TiO2光催化反应能够将重金属离子还原为金属，或通过与金属形成络合物沉淀，有效去除废水中的重金属污染物。

此外，TiO2光催化剂还可以发生光生杀菌作用，通过破坏细菌细胞结构和代谢功能来净化废水。

纳米TiO2薄膜的制备及其光催化性能研究

粉体呈锐钛矿相，８０经０ ℃退火得到了锐钛矿相与金红石相的混合晶相，９０经０ ℃退火完全转化为金红石相。薄
膜表面粒子分布均＞，面平均粗糙度为１５ｎ该薄膜具有较高的光催化活性，直接用于光催化降解有机－表－ｊ．４ｍ，可
ｔｒｕｎｎｏａｎｔｓｈｓｅｎｅｌｇｆｏ３０ｔ０ ℃ ．ｔｔｒｓｉｔｘｄｐａｅｓｒｃｕｅｏｎｔｓｕｅｔｒｓｉｔｎａａａｅｐａｅｗｈｎａｎａｉｒｍ０ ℃ ｏ７０ｎｉｕｎｎｏａｍｉｅｈｓｔｕｔｒｆａａａｅａｄｒｔｌｗｈｎａｎａｉｇａ０￣，ｎｔｔｒｓｉｔｉｇｅｒｔｅｐａｅｗｈｎａｎａｉｇａＯ￣Ｔｈａｔｃｅｉ— ｎｕｉｅｎｅｌｔ８０Ｃａｄｉｕｎｎｏａｓｎｌｕｉｈｓｅｎｅｌｔ９ＯＣ．ｅｐｒｉｌｓｄｓｅｎｌｎｔｉｕｅｏｈｉｓｒａｅａｅｈｍｏｅｅｕｎｈｖｒｇｕｆｃｏｇｎｓｓ１５ｎ￣Ｔｈ０２ｔｉｉｈｓａｒｂｔｎｔｅｆｍｕｆｃｒｏｇｎｏｓａｄｔｅａｅａｅｓｒａｅｒｕｈｅｓｉ．４ｎｌｅＴｉｈｎｆｍａｌｖｒｏｄｐｏｏａａｙｉＩａｅａｐｉｄｉｎｉｌｓｓｃｓｐｏｏａａｙｉｅｒｄｔｎｏｒａｉｏｏｎｓａｄｅｙｇｏｈｔｃｔｌｓｓｔｃｎｂｐｌｍａｙｆｄ，ｕｈａｈｔｃｔｌｔｃｄｇａａｉｆｇｎｃｃｍｐｕｄ，ｎ．ｅｎｅｏｏ

玻璃和石英基体上沉积的TiO2薄膜的光催化性能

中图分类号：Ｏ４／７６３Ｘ文献标识码：Ａ
ＰｈｔｃｔｌｔｃＰｅｆｒａｃｆＴｉｉｌｓＤｅｏｉｅ００ａａｙｉｒｏｍｎｅｏＯ２ＴｈｎＦｉｍｐｓｔｄ
ｏａｓａｄＱｕｒｚＳｂｔａｅｎＧｌｓｎａｔｕｓｒｔｓ
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TiO2纳米薄膜光催化剂制备技术的新进展

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获得更高的光催化活性，另一方面则要考虑催化剂在反应体
系中的回收问题。ＴＯ纳米薄膜由于易于分离回收，ｉ。同时继承了ＴＯ纳米粉体的优良性能，为目前光催化剂研究的ｉ成
过程紧密相关，果处理不当，备的薄膜往往会有裂纹或如制
ＴＯ光催化剂时，ｉ。一方面希望减小颗粒尺寸提高比表面积以
与载体结合不好，因此，必要对溶胶一胶法制备工艺进行有凝
优化改进。
０引言
工业生产的高度发展产生了大量难降解有机污染物。
作为高级氧化技术的一种，纳米Ｔ０光催化可以有效降解ｉ：
有机卤化物农药、酚类、氯联苯和多环芳烃等有机物，且多而具有成本低、化学稳定性好、全无毒等优点。在制备纳米安

催化剂对TiO2薄膜微观结构及光学性质的影响文献综述

催化剂对TiO2薄膜微观结构及光学性质的影响文献综述摘要：以钛酸四丁酯为前驱体，乙醇为溶剂，采用溶胶-凝胶(sol_gel)法制备TiO2薄膜。

本文综述了二氧化钛薄膜的制备方法及催化剂对其微观结构及光学性质的影响方面的研究进展。

关键词：TiO2; 溶胶凝胶法; 微观结构; 光学性质1.引言二氧化钛作为一种宽禁带半导体，由于性质稳定、无毒、以及高效的光催化活性，引人瞩目。

但由于TiO2的禁带宽度为3.2eV，要在紫外光的激发下才能显示催化活性，然而太阳光中紫外光能量仅占4%，而可见光占43%。

由于存在太阳能利用率低和分解有机物效率较低的缺陷，TiO2半导体光催化技术在实际工业应用中受到了一定程度上的制约。

如何改性TiO2使其在可见光甚至是室内光源的激发下产生活性一直是研究的热点。

本文就其催化剂对TiO2薄膜微观结构及光学性质的影响方面的研究进行了综述。

2.薄膜的制备工艺TiO2在制备过程中容易缺氧而生成大量缺陷，是一种典型的本征n型半导体，以电子导电为主。

目前，TiO2薄膜的制备方法有很多种，常用的有脉冲激光沉积法（PLD）、磁控溅射法（RFSputtering）、金属有机化学气相沉积法（MOCVD）、溶胶—凝胶法（Sol-gel）等方法，各种方法都有各自的优缺点。

本文就溶胶—凝胶法（Sol-gel）做简单介绍。

溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是20世纪60年代发展起来的一种制备陶瓷、玻璃等无机材料的湿式化学方法。

溶胶-凝胶法是制备纳米粒子及薄膜最常用也是最有效的手段和方法之一。

溶胶-凝胶法技术具有纯度高、均匀性好、合成温度低（甚至可在室温下进行）、化学计量比及反应条件易于控制等优点，特别是制备工艺过程相对简单，无需特殊贵重的仪器。

溶胶-凝胶法可用于制备薄膜、超细或球型粉体、陶瓷光纤、多微孔无机膜、单集成电路陶瓷或玻璃、多孔气凝胶材料、复合功能材料、纤维及高熔点玻璃等。

溶胶-凝胶法制备薄膜时，先将金属有机醇盐或无机盐进行水解、聚合，形成金属盐溶液或溶胶，然后用提拉法、旋涂法或喷涂法等将溶胶/溶液均匀涂覆于基板上形成多孔、疏松的干凝胶膜，最后再进行干燥、固化及热处理即可形成致密的薄膜。

TiO2薄膜光催化效果的强化

＋Ｌ。掺杂。ａ
关键词：溶胶一凝胶法；ｉＴＯ薄膜；Ｅ４０粉末引发；ＰＧ０；滴加操作
中图分类号：７３１Ｘ０．文献标识码：Ａ
文章编号：６２—９４（０７００５０１７２２２０）５— ０７— ４
ＰｒｍｏｉｎｆｔｈｏｏａａｙｉｆｃｆＴｉｉｌｏｔｏｏｈｅＰｔｃｔｌｔｃＥｆｅｔｏＯ２ＴｈｎＦｉｍ
Ａｂｔａｔｉｏａｒｐｒｄｕｉｇｓｌｅｔｏｓｒｃ：ＴＯ２ｓｌｗｓｐｅａｅｓｎｏ —ｇｌｍｅｈｄ，ａｄｃａｅｎｔｅｓｒａｅｏｏｎｏｔｄｏｈｕｆｃｆｃｍｍｏｌｓ。Ｔｅｂｓｈｔｃｔｙｉ — ｎｇａｓｈｅｔｐｏｏａａｔａｌｃｂｌｙｗａｎｅｔａｅｎｔｒｆｔｅｄｇａａｉｎｏｔｙｒｎｅｏｉｈｎｆｍ．ＴｅｒｓｌｅｎｔｔｄｔａｈｅａａｉｎｏｉｔｓｉｖｓｉｔｄｉｅｍｓｏｅｒｄｔｆｍｅｈｌｏａｇｎＴＯ２ｔｉｌｉｇｈｏｉｈｅｕｔｄｍｏｓｒｅｔｅｄｇｄｔｆｓａｈｔｒｏｍｅｈｌｒｎｅｏＯ２ｈｎｆｍｓｈｇｅｔｈｎｔｅａｄｔｎｑａｔｙｏＥ０ｓ％，ｉｏａｘｉｄｔｉｅｂｎｔｓｉｔｙａｇｎＴｉｉｌｗａｉｈｓｅｄｉｏｕｎｉｆＧ４０ｗａｏｔｉｗｈｉｔＰ７ＴＯ２ｌｓｅｃｔｗｃｙａａａｅＴＯ２ｓｗｅ

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溶胶。
1. 4
薄膜光催化活2 mm x 4 mm 大 5 6
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装备环境工程
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1. 3. 3 锐钦型T oZ粉末引发制备溶胶 i
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实验
1. 1 仪器与试剂
仪器:UvA 型紫外辐照计( 北京师范大学光电仪器厂) ;72 型分光光度计( 上海第三分析仪器 1 厂) ;电热恒温鼓风干燥箱( _ 海跃进医疗器械厂) ; 七 B0 J 5 D 型增力电动搅拌器( 上海标本模型厂) ;50 0 w 紫外高压汞灯(上海亚明灯泡有限公司) ;Sx 一 4 一型箱式电阻炉( 上海实验电炉厂) 。 0 1 试剂:铁酸四正丁酷( CP ，中国医药集团上海化学试剂公司) ;无水乙醇( AR，上海振兴化工厂) ;硫酸( CP，上海振兴化工厂) ; 盐酸( CP，上海振兴化工厂) 。实验用水均为蒸馏水。
体，这是因为薄膜的内部容积不能有效利用以及和
反应液的触面接积不如粉体大缘故闭。的然而，粉体存流难回在着失、收的问题因薄成了川，此，膜就
未来的发展趋势。在现有的技术基础之上，对薄膜的制备工艺加以改进，以提高其光催化性能是研究
收稿日期: 2侧囚一 ”一的
第4 卷第5 期 21 〕年 1 月洲 7 0
装备环境工程
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I T O: 薄膜光催化效果的强化
杨莉，邱贤华，谢宇
( 南昌航空大学环境与化学工程学院，南昌 3 0 63)
摘要: 采用溶胶一凝胶法制备T OZ溶胶， I 将其涂覆在普通钠钙玻璃上， I O: 对甲基橙的光分解率探讨以T i T o: 薄膜最佳光催化性能。结果表明， E G 0 的加入量为7% 时， o: 薄膜的光催化性能最强;用锐钦当P 4 i T 型T o : 粉末二次引 i 发的溶胶提拉制成的薄膜对甲基橙的光催化分解效果有很大的提高;经滴加操作后薄膜的光催化性能有明显改善; 各个影响因素最好的组合效果为滴加操作十锐钦型粉体引十H:50。发超强酸化十肠3十掺杂。关键词: 溶胶一凝胶法;T o: 薄膜;P c 0 ;粉末引滴加操作 i E4 发; 中图分类号: x 0 ， 7 3 1 文献标识码: A 文章编号: 1672 一 9242 (2( 7 )05 一 57 一 ) X 0 4 0
A加。 d : 书刻叫 PleP 耐 u n 刻一 met e ，〕co l 佣 t e 即 ee J 如 m 砂 . 了e 阮a 灿。日」 a ，仇 a l s g l e s h d 田d a e d h d油 n o 姗 1 t 1 c o t 妞西e 肠 y w in estig ed in ler 坦成t degrada‘ f m dly】阴 on T o: t in 川1 n 比 r 3L e mo朋七 t a t d 孚 n o lit a v a s t n e h 姐o e 肛 ge i h 11 e d达d ated h t h s ad画o f e . 以。罗o 竹0: 山n 刊1 w h 召 t w e t e addit么 l和 t o PE‘ 礴 7 % ，Ti02以神 e i d 丽c 场a a e T o: hyl 哪 n 1， i hes h n h s a 】 allli f n y 翔阅 c e x t e nt s i 】. t o 脚侧， d o详1. lion ~ dmple . 了晚s o洋俪 o w dr ple + 翻七屺p 司盯】】t l a 】 n + HZ ‘ idi呼 + 】3 + d pi取 der a n t 】 t le n a s o t 阳丝 o 阳 a c 力 o Key ， s : 耐一 meth叼; T o: t i 爪m; P I夕旧详 de i ida匕叭 drople ord 酬 i hn E 眨 ; 明r n 〔 t
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珑.I 图 1 甲基橙结构式 Stnlc 时 f 丽』 o m t 贝“ 峰 u t o af e h 幻男
作者简介: 杨莉( 974 一女河北定 l ) 州人，生，师，要研究向为大研究讲主催化还原与固讲废物处理及资潦化。
在 1. 2 所描述的制备中形成钦酸四正丁醋、无水乙醇的混合物后，加人自制的T o: 粉体并搅拌， i 使其分布均匀，然后加人 Hc ， 0 而n， l 搅拌3 此即一次引发液，静置，澄清待用。重复制得钦酸四正丁酷、无水乙醇的混合物，然后取上述澄清液，加人到混合物中形成乳白色乳液， 0 mi ，搅拌3 n 加人HC 再 I 搅拌3 min， 0 此溶液为二次引发液，它再引发可得由三次引发液，依次类推可得到多次引发液。制作薄膜时，在相应的引发液中加人适量水，搅拌即可得到
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