纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究
纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究
纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。
环境问题已严重影响现代文明的发展，有机污染物具有持久性的特点而长期威胁人类健康，开发和设计仅利用太阳能即可完成对有机污染物降解的新材料将会是解决环境问题的有效方法之一。
纳米TiO2作为一种光催化材料，具有优异的物理和化学性质，因而被广泛应用和重点研究。
本文就纳米TiO2材料的制备及其光催化性能展开探讨。
标签：纳米TiO2;光催化;制备方法;光催化效能引言半导体光催化技术是解决环境污染与能源短缺等问题的有效途径之一。
以二氧化钛为代表的光催化剂在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、光伏器件以及光催化领域表现出明显的使用优势.但是TiO2本身的弱可见光吸收、低电导率、高载流子复合速率限制了其在工业生产中的进一步使用。
科技工作者一般通过掺杂、半导体复合、燃料敏化、表界面性质改性等方法提高TiO2的光电化学性能，使其能在生产实践中广泛应用。
1、TiO2材料简介TiO2在自然界中的主要存在形态为金红石、锐钛矿和板钛矿三种晶型，其中金红石是TiO2的高温相，锐钛矿和板钛矿两种形态是TiO2的低温相。
在三种晶型中光催化活性最好的为锐钛矿型TiO2。
锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV 与之对应的激发波长为387nm。
所以，TiO2作为光催化剂在紫外光条件下具有催化活性，在可见光下一般没有活性。
只有对它的结构进行改性，使它的禁带宽度得以缩小，才可以实现材料在可见光条件下的催化降解反应。
改性的方式目前主要有以下几种方法：通过改变晶体内部结构来改变催化剂禁带宽度的离子掺杂方法，通过形成异质结改变能带结构的半导体复合法，提高催化剂对光的吸收能力的表面光敏化法，增大催化剂比表面积使晶粒细化的负载载体法等。
光催化材料中电子e一和空穴h十的浓度会影响有机物的降解速度。
粒径的减小能够使表面原子增加，使光催化剂吸收光的效率显著提高，使其表面e一和h十的浓度增大，从而提高光催化剂的催化活性。
《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》范文
《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步和人类对环保问题的日益关注，光催化技术作为新兴的绿色技术领域受到了广泛的关注。
纳米TiO2复合材料作为一种高效的光催化剂，具有广泛的应用前景。
本文旨在研究纳米TiO2复合材料的制备方法及其光催化性能，为实际应用提供理论依据。
二、文献综述纳米TiO2复合材料因其独特的物理和化学性质，在光催化领域具有广泛的应用。
其制备方法、性能及应用已成为研究热点。
目前，制备纳米TiO2复合材料的方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。
其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、制备条件温和等优点备受关注。
而光催化性能的研究主要关注其对有机污染物的降解、抗菌性能及自清洁等方面的应用。
三、实验方法（一）实验材料实验中所需材料主要包括TiO2纳米粉体、表面活性剂、溶剂等。
所有材料均需符合实验要求，保证实验结果的准确性。
（二）制备方法本文采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2复合材料。
具体步骤包括：将TiO2纳米粉体与表面活性剂混合，加入溶剂进行搅拌，形成溶胶；然后进行凝胶化处理，得到凝胶；最后进行热处理，得到纳米TiO2复合材料。
（三）性能测试本实验通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的纳米TiO2复合材料进行表征。
同时，通过光催化实验测试其光催化性能，以降解有机污染物为评价指标。
四、实验结果与分析（一）表征结果通过XRD、SEM和TEM等手段对制备的纳米TiO2复合材料进行表征。
结果表明，制备的纳米TiO2复合材料具有较高的结晶度和良好的分散性。
（二）光催化性能测试结果以降解有机污染物为评价指标，对制备的纳米TiO2复合材料进行光催化性能测试。
结果表明，该材料具有优异的光催化性能，能够有效降解有机污染物。
此外，我们还研究了不同制备条件对光催化性能的影响，为优化制备工艺提供依据。
五、讨论本实验研究了纳米TiO2复合材料的制备方法及其光催化性能。
TiO2纳米粒子的合成及其光催化性能研究-实验讲义-2014
TiO2纳米粒子的制备及光催化性能研究一、实验目的1. 了解TiO2纳米多相光催化剂的催化原理及其应用;2. 掌握纳米金属氧化物粒子粉体的制备方法；3. 掌握多相光催化反应的催化活性评价方法；4. 了解分析催化剂结构及性能之间关系的方法。
二、仪器与药品四氯化钛(TiCl4)、钛酸四丁酯［Ti(0Bu)4］、罗丹明B盐酸、硝酸、无水乙醇、去离子水、磁力搅拌器、烘箱、控温马弗炉、低速离心机、分光光度计烧杯、离心试管、容量瓶、移液管三、实验原理1. TiO2纳米粒子的制备反应原理本实验采用有机和无机两种钛盐前体来制备TiO2纳米粒子(1) .以钛酸四丁酯Ti(0Bu)4为前体通过溶胶-凝胶法制备TiO2纳米粒子以钛醇盐Ti(OR)4( R为-C2H5, -C3H7, -C4H9等烷基)为原料，在有机介质中通过水解、缩合反应得到溶胶，进一步缩聚制得凝胶，凝胶经陈化、干燥、煅烧得到纳米TiO2, 其化学反应方程式如下：水解：Ti(OR) 4 + nH20 - Ti(OR)(4-n) (0H)n + nROH缩聚：2Ti(OR)(4-n)(OH)n - ［Ti(OR)(4-n)(。
册母。
+ 出0制备过程中各反应物的配比、搅拌速度及煅烧温度对所得TiO2纳米粒子的结构和性质都有影响。
⑵.以四氯化钛(TiCl4)为前体水解制备TiO2纳米粒子由于Ti离子的电荷/半径比大，具有很强的极化能力，在水溶液中极易发生水解。
发生的化学反应方程式如下：TiCl4 + 2H2O >TiO2 + 4HCl制备过程中各反应物的配比、反应温度、搅拌速度、溶液pH值及煅烧温度对所得TiO2纳米粒子的结构和性质都有影响。
2. TiO2光催化原理根据固体能带理论，如图1所示，TiO2半导体的能带结构是由一个充满电子的低能价带(valenee band, VB.)和空的高能导带(conduction band, C.B.)构成。
价带和导带之间的不连续区域称为禁带(禁带宽度Eg)。
两种方法制备纳米TiO2光催化剂的研究
和 ２５ Ｌ浓盐 酸 ， 混合 溶 液 Ｂ ．０ｍ 得 。然 后 在磁 力 搅 拌下将 Ｂ溶 液逐 滴加 到 Ａ溶 液 中 ， 淡黄 色溶 得
液 ， 续搅 拌 数小 时 后得 淡 黄 色凝胶 ， 置 风 干 ， 继 静
制， 就无法制备出纳米 ＴＯ 粉体 。而沉淀 一 ｉ 浸 渍法 以直接 水解 法 为基 础 ， 同时 辅 以超 声 分 散效 果很好 ， 而且操作方法简单， 为此笔者将用这两种 方法分别制备纳米二氧化钛催 化剂 ， 并进行催化
法 。以Ｏ １ ／ ．２ｇ Ｌ的活性艳蓝 ｘ—Ｂ Ｒ染 料溶液为光降解模拟废水 ， 对纳米 ＴＯ 进行 了光催化活性 ｉ 的评价 。结果 显示 ， 采用 Ｓ Ｇ法和 Ｐ Ｄ法制备 纳米 Ｔｏ ， ｉ２最佳 焙烧温度 均为 ５０℃ ， 此温度 下用 ０ 在
Ｐ Ｄ法制备的 Ｔ（ 对染料的降解率达 １０ ，Ｇ法 制备 的 ＴＯ 对染料 的降解 率达 ８ ． １ ｉ２ ） ０％ Ｓ ｉ： ７ ０ ％。采用
１２ 光催化 剂 制备方 法 ．
工艺的主要优点是 自动化程度 高， 可制备出优质 纳米 ＴＯ 粉体 ； ｉ： 缺点 是 蒸 发 器 结构 设 计 复 杂 。 液相 法具 有 合成 温度 低 、 备 简单 、 操作 、 设 易 成本 低等优点， 目前实验室和工业上广泛采用的制 是 备纳米 粉体 的方 法 。常 用 的 液相 法 有水 解 法 、 Ｊ 沉淀法 、 水热法、 溶胶 一 凝胶法 和微乳液法等Ｈ ， 其 中又 以溶 胶 一凝 胶 法 的研究 较 多 。但是 ， 溶胶
活性 和结构 表征 比较 ， 以便 得 到 更 加 简单 易 行 的
纳米TiO2光催化剂的制备及应用研究进展
性 的电子 ｅ 具有 很 强 的 还原 能 力 ， 以还 原 去 除 水 一 可
体 中的金属 离子 。 国内外对 ＴＯ 光催 化 机理 做 了很 ｉ２
多 的研 究 工 作 ［ 。Ｄ ｒｎＳ Ｍ ｇｌ等［ 研究 了 ＴＯ ８ 、 ａ ｉ ， ｕｇｉ ８ ｒ Ｊ ｉ， 光 催 化氧化 乙醇 的机理 。研 究 结果 表 明 在 ＴＯ 表 面 ｉ２ 上 的一 部 分 乙 醇 发 生 反 应 的 途 径 是 乙 醛 一 乙 酸
水 处 理 、 气 净 化 和 抗 菌 等 方 面 的 应 用 空
关 键 词 纳 米 Ｔ（ 光 催 化 剂 ｉ２ ）
制备
应 用
Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔ ｏ ｈｅ Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｎ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｖ ｌｐ ｎ ｆｔ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｐ ｌ ｔｏ ｆ ｃ
Ａｂｓｒ ｃ Ｎａ ｏ ｓｚ ｄ Ｔｉ ２ｉ ｎ ｆｔｅ ｍｏ ｔｐ ｍｉｉｇ ｐ ｏｏ ａａｙ ｔ ｔｐ ｅ ｅ ｔ Ｔｈ ｃ ａ ｉｍ ｄ ｔｅ ｓ ｎｈ ｓｓｏ ｔａ ｔ ｎ ｉｅ ０ ｓｏ ｅｏ ｓ ｒ ｓｎ ｈ ｔｃ ｔｌｓｓａ ｒｓ ｎ ． ｅｍｅ ｈ ｎｓ ａ ｈ ｙ ｔｅ ｉ ｆ ｈ ｏ ｎ ｔ ｅｐ ｏｏ ａａｙ ｓｓ ａ ｄ ｉ ｐ ｌ ａｉｎ ｉ ｔｒｔｅ ｔ ｎ ， ｉ ｕ ｆｃ ｔｏ ｎ ｎ ｉ ｂ ｃｅ ａ ｗｅ ｅ ｒｖｅ ｄ． ｈ ｈ ｔｃ ｔｌｔｔ ， ｎ ｔ ａ ｐ ｉ ｔ ｎ ｗａｅ ｒａｍｅ ｔ ａｒｐ ｒｉ ａｉｎ ａ ｄ ａ ｔ — ａ ｔｒ ｒ ｅ ｉｗｅ ｓ ｃ ｏ ｉ ｉ Ｋｅ ｙｗｏ ｄ ｎ ｎ ｉｅ ｉ ｐ ｏｏ ａａｙ ｔ ｐ ｅ ａａｉｎ ａ ｐｉａｉｎ ｒｓ ａ ｏ ｓｚ ｄ Ｔ Ｏ２ ｈ ｔｃ ｔｌｓｓ ｒ ｐ ｒｔ ｐ ｌ ｔｏ ｏ ｃ
纳米N-TiO2的制备、表征及光催化性能研究
纳米N-TiO2的制备、表征及光催化性能研究王立艳;张晓佳;李嘉冰;肖姗姗;毕菲;赵丽;盖广清【摘要】硫酸氧钛水解制备纳米二氧化钛前驱体,再加入尿素为氮源,经高温焙烧制备了氮掺杂纳米二氧化钛(N-TiO2)光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对样品进行了表征.讨论了n(氮)/n(钛)、焙烧温度对纳米二氧化钛晶态结构、吸收光谱范围的影响,以罗丹明B为目标降解物,研究了样品在不同光源下的光催化活性.结果表明,样品均为锐钛矿型,粒径约为30～50 nm.氮掺杂使二氧化钛在可见光区吸收明显增加,当n(氮)/n(钛)为5、焙烧温度为600℃时,样品S600-5在可见光区吸收最强.以样品S600-5为催化剂,紫外光作用下,罗丹明B降解120 min时降解率达96.3％;可见光作用下,降解120 min时降解率达89.2％.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2018(050)010【总页数】5页(P82-86)【关键词】硫酸氧钛;氮掺杂纳米二氧化钛;尿素;可见光;光催化【作者】王立艳;张晓佳;李嘉冰;肖姗姗;毕菲;赵丽;盖广清【作者单位】吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118【正文语种】中文【中图分类】TQ134.11纳米二氧化钛由于其无毒、化学稳定性好、成本低等特性，在空气净化、涂料、污水处理等领域具有广泛的应用前景［1-4］。
纳米TiO2的制备表征及光催化性能研究
２ １２ ＴＯ 样 品的制备 ．． ｉ２ 在温度为 ６ ℃ 的水浴 中及强力搅拌下 ，将 一定量钛 酸 四正 丁酯 （ ． ． ，水解抑 制剂 （ ０ ＣＰ ） 自制 ） ， 加入到 ８ ｍ 蒸馏水 中 ，充分 混合后 用 Ｈ Ｏ ２ ５ ｏ Ｌ ）调 节 ｐ ０ｌ Ｎ ，（ ． ｍ ｌ ／ Ｈ值形 成混合 溶液 ，反应 １ ０—１ｈ ２ 即可得到均匀 、透 明淡 黄 色 溶胶 ，经 陈 化 ，８ ％ 干燥 ，分 别 在 空气 气 氛 下 ３ ０ 、４ ０１、５０ 、 ０ ０％ ０￣ ０％ ２ ６０Ｃ、７０Ｃ煅烧 ５ ，研磨后得 到淡 黄色 ＴＯ 粉体 。 ０￣ ０￣ ｈ ｉ
２ ２ 光催化剂性 能的表 征 ．
基 金 项 目 ：楚 雄 师 范 学 院科 研 项 目 （ 目编 号 ０ ＹＢ Ｊ ５ 。 项 ８ Ｙ０ ）
收 稿 日期 ：２ １ — ０ — １ ０１ ４ １
作 者 简 介 ：董
刚 （ ９ ３ ），男 ，云 南 楚 雄 人 ，副 教授 ，从 事 光 催 化 材 料 性 能 研究 。 １６ 一
关 键 词 ：纳 米 ＴＯ ；溶胶 一 凝胶 法 ；光 催 化 ｉ
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ３ 文 章 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１７ — ７ ０ （０ １ ６ — ０ ７ — ０ Ｂ８ ６１ ４ ６ ２ １ ）０ ０１ ６
１ ．引 言
纳米 ＴＯ 光催化剂具有 良好 的化学稳定性 、无 毒 、制备成本低 等优点 而成 为研究热点 ，锐钛矿 ｉ
一
影 响差异较大 。
本文采用溶胶一凝胶法制备不 同热处理 温度 纳米 ＴＯ ，研究 纳米 ＴＯ ｉ ｉ 的结构及光催化性能 。
２ ．实 验 ２ １ 光催 化剂的制备 ．
液相水解法制备纳米TiO2及其光催化性能的研究
液相水解法制备纳米TiO2及其光催化性能的研究卢浩杰唐思思黄燕平陈淑琼（中南大学化学化工学院，长沙，410083）摘要：分别采用液相水解法制备了纳米TiO2粉体、掺杂ZnO纳米TiO2粉体和水热法制备了纳米TiO2粉体，并以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应，考察所制备的TiO2纳米晶的光催化活性，并对不同溶液的光催化活性做了进一步的比较。
关键词：纳米TiO2；液相水解法；水热法；光催化性能前言半导体氧化物在光催化以及光电化学的应用是当今科学研究的热点。
纳米TiO2是N2型半导体氧化物，具有优良的光学和电学性质、化学稳定性好、成本低、安全无毒、无二次污染等优点而备受青睐，不仅用于气相以及水溶液中有机污染物的降解、除臭、自洁以及杀菌灭菌，而且应用于光-电转换。
水热法是制备氧化物纳米晶体的重要方法，是指在密闭体系中，以水为溶剂，在一定温度、水自生压力下，原始混合物进行反应，通常在不锈钢反应釜内进行。
水热法[1]与其它方法相比、具有以下特点：(1)反应在高温高压下进行，能实现常规条件下无法进行的反应；(2)通过温度、酸碱度、原料配比等条件的改变，能得到各种晶体结构、组成、形貌以及颗粒尺寸的产物；(3)可直接得到结晶良好的粉体，无须高温焙烧晶化；(4)过程污染小。
1 实验部分1.1 试剂与仪器试剂：四氯化钛，乙醇，甲基橙，氧化锌（以上试剂为分析纯），氨水，蒸馏水等。
仪器：电磁搅拌器，鼓风式恒温干燥箱（0~300℃），马弗炉，电子天平，高温反应釜，紫外反应箱，分光光度计，烧杯等实验室常用的玻璃仪器。
1.2 TiO2光催化原理TiO2属于一种n型半导体材料，它的禁带宽度为 3.2ev（锐钛矿），当它受到波长小于或等于387.5nm的光（紫外光）照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越前至导带，形成光生电子（e-）；而价带中则相应地形成光生空穴(h+)，如图1图1 TiO2光电效应示意图如果把分散在溶液中的每一颗TiO2粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子和空穴在电场的作用下分别迁移到TiO2表面不同的位置。
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纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究
近年来，纳米材料在化学、生物、环境科学等领域中得到了广泛的研究和应用。
其中，纳米二氧化钛（TiO2）作为一种重要的光催化剂，具有高效、可再生和环境友好等特点，在环境净化、能源产生和分解有机物等方面具有广阔的应用前景。
本文将重点探讨纳米TiO2光催化剂的制备方法、改性途径及
其应用研究。
一、纳米TiO2光催化剂的制备方法
一般来说，制备纳米TiO2的方法可以分为物理法和化学法两类。
物理法主要采用物理化学方法，如溶胶-凝胶法、热分解法、气相沉积法等；化学法则是指溶胶法、水热法、反应混合物法等。
这些方法不仅能够控制纳米颗粒的尺寸和形貌，还能够改变其相结构和晶格缺陷，以调控纳米颗粒的光催化性能。
二、纳米TiO2光催化剂的改性途径
为了提高纳米TiO2的光催化活性和稳定性，许多研究者通过
改性方法对其表面进行处理。
常见的改性手段包括：掺杂、复合、修饰以及载体的选择等。
掺杂是指将一些金属、非金属元素掺入TiO2晶格中，以调控其能带结构和电子结构，提高光
吸收范围和载流子分离效率；复合是指将TiO2和其他半导体
材料复合，形成异质结构，提高光生电子-空穴对的分离效果；修饰则是在TiO2表面修饰一层活性物质，如负载金属催化剂、有机染料等，以增强其吸附能力和活性；而载体的选择则常常可以通过介孔材料或纳米载体来限制纳米颗粒的再聚集和增加其比表面积。
三、纳米TiO2光催化剂的应用研究
纳米TiO2光催化剂在环境净化、能源产生和有机物降解等方面具有广泛的应用前景。
在环境领域，纳米TiO2光催化剂可以应用于有害物质的分解和废水的处理。
例如，通过纳米
TiO2光催化剂的作用，可以分解空气中的甲醛、苯等VOCs （挥发性有机物），从而净化空气。
在废水处理方面，纳米TiO2光催化剂可用于分解废水中的有机物以及去除重金属离子等。
在能源产生方面，纳米TiO2光催化剂可以用于光电子设备的制备。
纳米TiO2颗粒作为光吸收剂，在光电子器件（如光电池）中具有重要的作用。
利用纳米TiO2光催化剂的特殊性质，可以实现光能的转化和储存，从而产生电能。
此外，纳米TiO2光催化剂还可以应用于有机物的降解。
光催化技术作为一种绿色、无副产物的降解方法，已广泛应用于废水处理、有机物分解和环境保护等领域。
纳米TiO2光催化剂具有高效、可再生等特点，可以有效降解有机物，减少环境污染。
总结起来，纳米TiO2光催化剂作为一种具有潜在应用的材料，在环境净化、能源产生和有机物降解等方面表现出了巨大的潜力。
通过合理选择纳米TiO2的制备方法和改性途径，可以进一步提高其催化性能和稳定性。
未来的研究工作应致力于提高光催化效率、降低纳米TiO2的成本，并开发出更加高效、可持续的纳米光催化剂。
纳米TiO2光催化剂作为一种多功能材料，在有害物质分解和废水处理、能源产生以及有机物降解等方面展现出了广泛应用的潜力。
通过光催化作用，可以高效地分解空气中的有机污染物和废水中的有机物和重金属离子，实现环境的净化和保
护。
此外，纳米TiO2还可应用于光电子设备的制备，通过光能的转化和储存产生电能。
未来的研究应致力于提高纳米TiO2的催化性能和稳定性，降低成本，并开发出更加高效、可持续的纳米光催化剂。