二氧化钛
二氧化钛晶胞结构
二氧化钛晶胞结构引言二氧化钛（TiO2）是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用领域，如光催化、光电子学、能源转换等。
了解二氧化钛的晶胞结构对于深入研究其性质和应用具有重要意义。
本文将介绍二氧化钛晶胞结构的相关内容。
一、晶体结构二氧化钛的晶体结构属于四方晶系，空间群为P42/mnm。
其晶胞结构由氧原子和钛原子组成。
在晶胞中，每个钛原子周围有六个氧原子，每个氧原子周围有三个钛原子。
晶胞中的钛原子和氧原子按照一定的排列方式构成晶格。
二、晶胞参数二氧化钛晶胞的参数如下：a =b = 4.593 Åc = 2.959 Åα = β = γ = 90°其中，a和b表示晶胞在x轴和y轴方向的长度，c表示晶胞在z轴方向的长度，α、β和γ表示晶胞的三个夹角。
三、晶格常数晶格常数是描述晶体结构的重要参数，对于二氧化钛晶胞来说，其晶格常数可以通过实验测量得到。
二氧化钛的晶格常数为：a =b = 4.593 Åc = 2.959 Å晶格常数的大小与晶体的物理性质密切相关，可以通过改变晶格常数来调控二氧化钛的电子结构和光学性能。
四、晶胞中的原子排列二氧化钛晶胞中的钛原子和氧原子按照一定的方式排列。
在晶胞中，钛原子位于八面体的中心，八面体的顶点分别与六个氧原子相连。
每个氧原子周围有三个钛原子，形成了一种特殊的氧八面体结构。
五、晶体的光学性质二氧化钛是一种具有良好光学性质的半导体材料。
它的带隙宽度为3.2 eV，使得它具有较高的光吸收能力和光催化活性。
二氧化钛晶胞的结构对其光学性质有重要影响。
六、应用领域二氧化钛由于其特殊的晶胞结构和优良的光学性质，在许多领域得到了广泛的应用。
例如，二氧化钛被用作光催化剂，可以通过光催化反应分解有机物和净化废水。
此外，二氧化钛还可以用于太阳能电池、染料敏化太阳能电池、气敏传感器等领域。
七、总结本文介绍了二氧化钛晶胞结构的相关内容，包括晶体结构、晶胞参数、晶格常数、晶胞中的原子排列以及晶体的光学性质等。
二氧化钛 百度百科
二氧化钛百科名片二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。
二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。
二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑；它又具有锌白一样的持久性。
二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
目录二氧化钛简介管制信息名称化学式相对分子质量性状储存用途具体介绍结晶特征及物理常数级别性能分级性能相对密度熔点和沸点介电常数电导率硬度吸湿性热稳定性食品应用研究测定方法挥散法重量法容量法比色法毒理数据介绍实验室动物进行慢性毒性和致癌性研究评价结论和建议食用规定性质规定使用和限量危害健康《中国药典》注释性状鉴别检查含量测定类别贮藏二氧化钛简介管制信息名称化学式相对分子质量性状储存用途具体介绍结晶特征及物理常数级别性能分级性能相对密度熔点和沸点介电常数电导率硬度吸湿性热稳定性食品应用研究测定方法挥散法重量法容量法比色法毒理数据介绍实验室动物进行慢性毒性和致癌性研究评价结论和建议食用规定性质规定使用和限量危害健康《中国药典》注释性状鉴别检查含量测定类别贮藏展开编辑本段二氧化钛简介管制信息本品不属于易制毒、易制爆化学品，不受公安部门管制。
名称中文名称：二氧化钛中文别名：二氧化钛,钛酐,氧化钛(IV)英文别名：Titanium(IV) oxide,Titanium dioxide, Titanic anhydride,Titunic acid anhydride,Titania, Titanic acid anhydride,Titania, Unitane, Pigment white 6, C.I. 77891化学式TiO2相对分子质量79.88性状白色无定形粉末。
溶于氢氟酸和热浓硫酸，不溶于水、盐酸、硝酸和稀硫酸。
与硫酸氢钾或与氢氧化碱或碳酸碱共同熔融成钛酸碱后可溶于水。
二氧化钛常见的三种晶体结构
二氧化钛常见的三种晶体结构
二氧化钛在自然界中有三种主要的晶体结构，分别是金红石型、锐钛型和板钛型。
其中，板钛型是不稳定的晶型，它在650℃以上的温度下会转化为金红石型，因此在工业上没有实用价值。
1. 金红石型：这是二氧化钛最稳定的结晶形态。
它的结构致密，与锐钛型相比有较高的硬度、密度、介电常数与折光率。
金红石型的晶体细长，呈棱形，通常是孪晶；而锐钛型一般近似规则的八面体。
由于其单位晶格由两个二氧化钛分子组成，所以它具有较大的稳定性和相对密度，因此具有较高的折射率和介电常数及较低的热传导性。
2. 锐钛型：这种晶型在常温下是稳定的，但在高温下会向金红石型转化。
其转化强度视制造方法及煅烧过程中是否加有抑制或促进剂等条件有关。
一般认为在165℃以下几乎不进行晶型转化，超过730℃时转化得很快。
以上内容仅供参考，如需获取更多信息，建议查阅二氧化钛相关的书籍或咨询化学专家。
二氧化钛的基本知识点总结
二氧化钛的基本知识点总结二氧化钛的基本知识点总结二氧化钛是一种常见的无机化合物，化学式为TiO2，具有广泛的应用领域。
在本文中，将总结二氧化钛的基本知识点，包括其结构、性质、制备方法以及应用等方面。
第一部分：结构和性质1. 结构：二氧化钛的晶体结构主要有两种形式：金红石型和锐钛型。
其中金红石型结构是最常见的，具有六方最密堆积结构；锐钛型结构则是指在高温下出现的三斜结构。
这两种结构对于二氧化钛的性质具有重要影响。
2. 物理性质：二氧化钛是一种无色的固体，具有较高的熔点（1830℃）和热稳定性。
它是一种半导体材料，具有较宽的能带隙，使其具备光催化、光电和光谱学性质。
3. 化学性质：二氧化钛的化学性质较为稳定，具有较强的抗氧化性和耐化学腐蚀性。
它可与酸、强碱和氧化剂反应，但对于大多数溶剂和常规的化学试剂是稳定的。
第二部分：制备方法1. 水热法：水热法是一种常用的制备二氧化钛的方法，即将钛酸盐与水在高温高压的条件下反应，形成二氧化钛颗粒。
这种方法可以控制颗粒的尺寸和形态，适用于大规模生产。
2. 气相法：气相法是一种将钛源先氧化成气态的钛酸酐，然后在高温条件下还原为固态二氧化钛的方法。
这种方法适用于纳米级二氧化钛的制备，并可通过调整条件来控制其性质。
3. 溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是将含钛溶液通过水解和凝胶化反应得到二氧化钛凝胶，再经过干燥和烧结得到二氧化钛产品的方法。
这种方法简单易行，适用于制备陶瓷、薄膜和涂料等应用。
第三部分：应用领域1. 光催化应用：二氧化钛具有光催化降解有机物、抑制细菌生长和净化空气等性质，可应用于环境治理、自洁材料和光合水分解等领域。
2. 光电应用：由于二氧化钛的半导体性质，它可以作为太阳能电池、气敏元件和光电催化剂等的材料。
其中，锐钛型二氧化钛在光电领域的应用更为广泛。
3. 纳米材料应用：纳米级二氧化钛具有较大的比表面积和特殊的光学、电学性质，在催化、传感和药物等领域有广泛的应用前景。
二氧化钛相对原子质量
二氧化钛相对原子质量二氧化钛是一种具有广泛应用的重要化学物质，其化学式为TiO2，相对原子质量为79.87。
二氧化钛可以用于制备各种重要的化学和工业产品，如涂料、塑料、纸张、陶瓷、医药、化妆品和食品等。
在本文中，我们将详细介绍二氧化钛的相对原子质量以及其在不同领域中的应用。
相对原子质量相对原子质量是指元素原子相对于碳-12同位素的质量比。
换句话说，相对原子质量是元素原子质量与碳-12同位素质量的比值。
对于二氧化钛来说，其相对原子质量为79.87，这意味着它的原子质量是碳-12同位素质量的79.87倍。
应用领域1. 涂料二氧化钛是一种优秀的白色颜料，具有良好的遮盖性和光泽度。
因此，它被广泛应用于制备各种涂料。
在涂料中，二氧化钛可以增加涂层的白度和遮盖性，提高涂层的耐久性和抗腐蚀性。
2. 塑料二氧化钛可以用于制备不同类型的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯等。
在塑料中，二氧化钛可以增加塑料的白度和光泽度，提高塑料的抗紫外线能力和耐久性。
3. 纸张二氧化钛可以用于制备高品质的纸张，例如艺术纸和涂布纸。
在纸张中，二氧化钛可以增加纸张的白度和光泽度，提高纸张的印刷质量和耐久性。
4. 陶瓷二氧化钛可以用于制备陶瓷，如瓷器和陶瓷瓷砖等。
在陶瓷中，二氧化钛可以增加陶瓷的白度和光泽度，提高陶瓷的硬度和耐磨性。
5. 医药二氧化钛可以用于制备医药制剂，如药片和药膏等。
在医药中，二氧化钛可以用作吸附剂，帮助清除体内毒素和废物。
6. 化妆品二氧化钛可以用于制备化妆品，如粉底、眼影和唇膏等。
在化妆品中，二氧化钛可以增加化妆品的遮盖能力和防晒能力。
7. 食品二氧化钛可以用于制备食品，如糖果、口香糖和口红等。
在食品中，二氧化钛可以增加食品的白度和光泽度，提高食品的外观和质感。
结论二氧化钛是一种重要的化学物质，具有广泛应用的潜力。
在不同的领域中，二氧化钛都有着重要的作用，如涂料、塑料、纸张、陶瓷、医药、化妆品和食品等。
通过研究和应用二氧化钛，我们可以创造更多的价值，为社会的发展做出更大的贡献。
二氧化钛的原材料
二氧化钛的原材料二氧化钛是一种重要的无机化合物，它的原材料主要包括钛矿石和二氧化硅。
钛矿石是一种含有钛元素的矿石，目前主要的钛矿石资源有钛铁矿和钛钒矿。
而二氧化硅则是由硅矿石经过提炼得到的。
钛矿石是一种重要的钛资源，一般含有较高的钛含量。
其中，钛铁矿是最常见的钛矿石之一，它主要由四种矿物组成，分别是钛铁矿（FeTiO3）、钛铁矿（Fe2O3）、金红石（Fe2O3）和锐钛矿（FeTiO3）。
钛铁矿中的钛铁矿和锐钛矿是钛的重要矿石，钛铁矿中的钛铁矿则是一种次要的钛矿石。
钛矿石的提炼主要通过冶炼和精炼两个步骤进行。
首先，钛矿石经过冶炼得到钛矿渣，其中主要包含二氧化钛和氧化铁等成分。
然后，钛矿渣通过精炼得到纯度较高的二氧化钛。
精炼过程中，钛矿渣首先与硫酸反应生成硫酸钛，并经过水解得到钛酸。
接着，钛酸经过煅烧得到二氧化钛。
二氧化硅是二氧化钛的另一种重要原材料。
它是一种无色无味的晶体，具有很高的熔点和热稳定性。
二氧化硅主要由硅矿石提取得到，其中最常见的硅矿石是石英石。
石英石是一种含有较高硅含量的矿石，它主要由二氧化硅（SiO2）组成。
硅矿石的提炼一般采用矿石粉碎、浮选和高温煅烧等步骤。
首先，硅矿石经过破碎和磨碎得到矿石粉末。
然后，矿石粉末经过浮选的方式分离出二氧化硅。
最后，二氧化硅经过高温煅烧得到纯度较高的二氧化硅。
通过以上的过程，我们可以得到二氧化钛和二氧化硅这两种重要的无机化合物。
二氧化钛具有很多应用领域，例如在化工、材料科学、医药等方面都有广泛的应用。
而二氧化硅则主要应用于材料科学、电子工程、光学等领域。
总结起来，二氧化钛的原材料主要包括钛矿石和二氧化硅。
钛矿石是一种含有钛元素的矿石，其中的钛铁矿和锐钛矿是钛的重要矿石。
而二氧化硅则是由硅矿石经过提炼得到的。
通过冶炼和精炼的过程，钛矿石可以得到纯度较高的二氧化钛。
而硅矿石经过粉碎、浮选和煅烧等步骤可以得到纯度较高的二氧化硅。
这两种原材料为二氧化钛的生产提供了重要的基础。
二氧化钛的作用
二氧化钛的作用二氧化钛（TiO2）是一种重要的功能材料，具有多种应用，如光催化、自洁性、防腐蚀、防紫外线、杀菌等。
下面将介绍二氧化钛的作用及其在不同领域应用的一些实例。
首先，二氧化钛具有良好的光催化性能。
当二氧化钛暴露在紫外光下时，会激发其电子发生跃迁，形成电子-空穴对。
这些电子-空穴对能够参与氧化还原反应，对有机污染物、细菌、病毒等进行高效降解。
因此，二氧化钛在水处理、空气净化、环境治理等领域具有广泛应用。
其次，二氧化钛具有自洁性能。
二氧化钛在阳光照射下能够氧化附着其表面的有机物，使其分解为无害物质，从而能够自我清洁。
这种自洁性能使得二氧化钛广泛应用于建筑材料、汽车涂料、户外广告牌等表面涂层，不仅能够减轻清洁维护负担，还能够降低环境污染。
此外，二氧化钛还具有良好的防腐蚀性能。
由于其优异的化学稳定性和电化学活性，二氧化钛被广泛应用于防腐蚀涂层中。
它能够与金属基体形成保护膜，防止金属被氧化、腐蚀。
因此，在船舶、桥梁、汽车、建筑等行业中，二氧化钛被广泛用于防腐蚀涂料的研发和应用。
另外，二氧化钛对紫外线有良好的吸收能力。
它能够吸收紫外线并将其转化为热能，从而降低紫外线对人体的伤害。
因此，二氧化钛广泛应用于防晒霜、日用品、塑料制品等中，用于保护皮肤、防止塑料老化等。
最后，二氧化钛还具有杀菌作用。
当二氧化钛受到照射时，其产生的活性氧能够破坏细菌的细胞结构，达到杀菌的效果。
这使得二氧化钛被应用于家居用品、医疗器械等领域，用于消毒、防菌等。
综上所述，二氧化钛是一种功能性材料，具有多种作用。
其光催化、自洁性、防腐蚀、防紫外线和杀菌等性能，使其在环境治理、建筑、汽车、医疗等领域得到广泛应用。
随着科学技术的不断发展，相信二氧化钛的应用领域还将不断拓展。
二氧化钛知识
二氧化钛titanium dioxide白色固体或粉末状的两性氧化物。
又称钛白。
化学式TiO2，分子量79.9，熔点1 830～1850℃，沸点2500～3000℃。
自然界存在的二氧化钛有三种变体：金红石为四方晶体；锐钛矿为四方晶体；板钛矿为正交晶体。
二氧化钛在水中的溶解度很小，但可溶于酸，也可溶于碱，反应的化学方程式如下：二氧化钛和酸的反应：TiO2＋H2SO4=TiOSO4＋H2O二氧化钛和碱的反应：TiO2＋2NaOH=Na2TiO3＋H2O二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。
二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑；它又具有锌白一样的持久性。
二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
钛的氧化物——二氧化钛，是雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。
以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。
钛白的粘附力强，不易起化学变化，永远是雪白的。
特别可贵的是钛白无毒。
它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
二氧化钛是世界上最白的东西， l克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。
它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍，因此是调制白油漆的最好颜料。
世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。
二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并且不透明，效果比其他物质大10倍，因此，钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。
此外，为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。
在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。
结晶特征及物理常数物性金红石型锐钛型结晶系四方晶系四方晶系二氧化钛相对密度 3.9~4.2 3.8~4.1折射率 2.76 2.55莫氏硬度 6-7 5.5-6电容率 114 31熔点 1858 高温时转变为金红石型晶格常数 A轴0.458,c轴0.795 A轴0.378,c轴0.949线膨胀系数25℃/℃a轴 7.19X10-6 2.88？10-6c轴 9.94X10-6 6.44？10-6热导率 1.809？10-3吸油度 16～48 18～30着色强度 1650~1900 1200~1300颗粒大小 0.2~0.3 0.3级别性能分级Ⅰ类：二氧化钛干磨和未处理，Ⅰ类二氧化钛具有低表面积和低吸油值。
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一：1：纳米二氧化钛是目前应用最为广泛的一种纳米材料。
它是一种半导体材料,除了具有纳米材料共同的特点外,还具有光催化性能。
近十多年来,随着环境污染日益严重,利用半导体粉末作为光催化剂催化降解有机物的研究已成为热点。
在作为光催化剂的主要原料N 型半导体TiO2、ZnO2、CdS、WO3中,相比较而言, TiO2活性高、化学稳定性好、对人体无害,是理想的环保型光催化剂。
实验表明, TiO2至少可以经历12次的反复使用而保持光分解效率基本不变,连续580分钟光照下保持其活性,因而将其投入实际应用有着广阔的发展前景。
2：纳米二氧化钛的光催化降解机理：当二氧化钛受到波长小于387. 5nm的紫外光的照射时,价带上的电子跃迁到导带,激发电离出电子同时产生正电性的空穴,形成电子-空穴对,与吸附溶解在其表面的氧气和水反应。
分布在表面的空穴将OH -和H2O氧化成HO自由基。
HO 自由基的氧化能力是在水体中存在的氧化剂中最强的,能氧化大部分的有机污染物和无机污染物,而且对反应物几乎无选择性,在光催化氧化中起着决定性的作用。
二氧化钛的表面电子可被溶解在表面的氧俘获形成O2-。
另外表面电子具有高的还原性,可以去除水体中的金属离子。
生成的原子氧和氢氧自由基使有机物被氧化、分解,最终分解为CO2、H2O和无机物。
3：目前的研究现状：尝试对不同微生物的杀灭作用：为了考察TiO2对微生物的作用,根据不同的研究和应用背景,人们选择了细菌、病毒、藻类、癌细胞等。
目前已有报道的考察TiO2光催化作用的细菌类有: 乳杆嗜酸细胞(Lactobacil lus acidophi lus),酵母菌( Saccharomyces cerevisiae), 大肠杆菌( Es-cherichia coli), 链球菌( S treptococcus mutans , S .ratus , S .cricetus , S .sobrinus AHT)。
由于大肠杆菌是水体污染的指示菌种,实验具有实际应用意义, Tadashi Matsunaga[1]和Chang Wei[2]和Zheng Huang[3]等的研究都把E . coli作为实验菌种。
研究对象还包括绿藻、病毒噬菌体MS2、脊髓灰质炎病毒、癌细胞Hela细胞、T24细胞( 人体膀胱癌细胞) 等。
对绿藻的研究结果表明,由于绿藻壁厚,其杀灭效果较低。
对噬菌体MS2的研究表明,其蛋白衣壳和核酸易被光生OH·攻击。
对癌细胞Hela细胞的研究证实, TiO2颗粒可以进入癌细胞,其本身对癌细胞无毒性,但有很大的光敏作用杀死癌细胞,为光催化在医学方面的应用提供指导。
4：对今后研究的几点设想：光催化杀菌已经从粉末催化剂发展到各种固着型催化剂的研究,使其可以在水处理方面得到具体应用。
Tadashi最早利用TiO2固定醋酸纤维素膜反应器的连续杀菌系统,考察其各种工艺条件[1]。
如能把目前所研究的的各种新技术集成在一种新反应器上,发挥出光催化氧化杀菌降解有机物的优势,也有可能成为一种饮用水彻底净化的辅助技术。
充分利用太阳光是光催化研究的另一个重要发展方向。
Chang Wei[2]等人的报道就提到过用紫外可见部分的波长大于380 nm的光照射E .c oli(浓度为106cells/mL)和TiO2混合溶液,可在数分钟内杀死细菌。
由此可见,在太阳光辅助水处理及一些偏远地区的消毒方面,尤其是在电力缺乏的地区,由于可以利用太阳光,光催化也同样有着自己的优势。
在医学方面,光催化也同样有进一步研究的价值。
在特定的光照条件下, TiO2可局部杀灭癌细胞,但在无光的条件下, TiO2本身对机体细胞无毒副作用,现在已有这方面的研究报道。
相信在不久的将来,光催化氧化技术也应该能够成为一种新型的治疗方式。
二：二氧化钛催化剂在水污染方面的应用：1：化工废水中大多含许多对人体有害的物质,特别是有机化合物如有机磷农药、芳香族胺基化合物、氯系溶剂(二氯乙烯、三氯乙烯等)、苯系溶剂以及醛酮等。
这些污染水体的有机物质对人体的毒害很大,因此欧美等发达国家相继出台了水中有机污染物的控制指标,以加强水质处理。
传统的水处理法如吸附法、混凝法、活性污泥法等在实际处理这些有机污染物时均存在着一定的困难,因此急需寻找一种经济、有效的方法以降解这些污染物。
自1976年J.H.Cary等人报道了在紫外光照射下,纳米TiO2可使难降解的有机化合物多氯联苯脱氯后,纳米TiO2光催化氧化法作为一种水处理技术就引起了各国众多研究者的广泛重视。
至今,已发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外线的照射下通过TiO2迅速降解,特别是当水中有机污染物浓度很高或用其他方法很难降解时,这种技术有着更明显的优势。
美国、日本、加拿大等国已尝试将TiO2光催化技术应用于水处理,目前国内大多还只限于实验室研究水平,尚未有把该技术投入实际应用的报道。
2：TiO2光催化剂的研究焦点：在利用TiO2光催化降解水中有机物的研究中,关注的焦点主要是：( 1) 提高TiO2的光催化效率问题,并最终归结为增大电子-空穴对的产率、减少电子-空穴对的复合几率问题。
已有大量的研究表明[4~6],敏化的TiO2半导体可以增大电子-空穴对的产率; 与TiO2半导体带隙匹配的载体(如ITO)可以减少电子-空穴对的复合几率; 利用外电压(如施加一定的正向偏压)可以减少电子-空穴对的复合。
( 2) TiO2回收利用问题,即TiO2的固定化与悬浮态反应器的问题。
研究表明[7],在粒径相同的情况下,悬浮态反应器比固定床反应器光催化效率高,但悬浮态反应器要附加一定的分离装置( 如有机或无机微孔膜等) 来对TiO2进行利用。
综合经济效益的问题仍在研究中。
( 3) 光源的优化问题。
纳米TiO2 吸收的是380 ～420 nm的紫外光( UV),这表明可以利用太阳光作为光源代替UV 。
目前,国内外已有多篇关于利用太阳能光催化氧化降解有机物的研究报告。
3：影响TiO2 光催化降解的因素：3. 1 水溶液pH值的影响：通常情况下,分散得越好,受紫外线照射的面积越大,产生的电子-空穴越多,同时空穴迁移到TiO2表面的越多,光催化活性就越高。
溶液的pH值能改变颗粒表面的电荷,从而改变颗粒在溶液中的分散情况[8]。
当溶液pH 值接近TiO2等电点时,由于范德华引力的作用,颗粒之间容易团聚形成大颗粒。
TiO2的等电点pH 值为3. 0 ,因此,当悬浮液pH 值远离等电点pH值时,由于颗粒相互间的排斥力,其在溶液中分散很好。
此时,有机污染物被纳米TiO2光催化降解的效率更高。
研究表明,不同有机物的降解有不同的最佳pH值,且pH值影响比较显著。
某些有机物光催化降解时pH值的影响符合上述等电点理论,如赵梦月等[9]在有机磷农药光解的研究中发现, pH值对甲拌磷光解的影响完全符合这一理论。
但对硫磷、久效磷、磷胺等来说, pH值对光催化效率的影响与等电点理论有偏差。
硫磷在pH=2时光解效率较高,当pH值增大到5时,光解效率最低,当pH值再增大到7时,光解效率又有所增加。
此外有研究表明,某些有机物光解时有最佳pH 值,如溴氰菊酯[10]光解时, pH 值在3. 5左右有最高降解率; 而在光催化氧化二氯乙酸时, pH=3时光解效率达到最高, pH值增大,光解效率下降,到pH=6 时,光解效率已降至很小,直到pH=12以后又略有回升。
对不同物质而言,其光解时的最佳pH值不同。
在实际水处理工作中,对最佳pH值的探讨很重要。
3. 2 载体的影响：TiO2光催化氧化处理水中有机物的反应器有两种形式,即悬浮态和固定床反应器。
与固定床光催化反应器相比,悬浮态型光催化反应器在反应速率、反应器设计以及光解操作方面占有许多优势。
但是因为催化剂尤其是超细颗粒催化剂与反应液的分离困难,即催化剂的回收很不容易,于是人们又寄希望于找到能提高光催化活性的载体。
研究表明[5],硅胶作载体的光解效率比玻璃纤维、渥太华沙、三氧化二铝等的高,而掺杂SnO2的导电玻璃用作载体时,其光解效率要比硅胶高。
在所研究的载体中,沸石是一种高效、高选择性的光催化剂载体,因为沸石能提供独一无二的纳米微孔反应场——非同一般的内表面布局和粒子交换性能。
在这样的反应空间里,存在一般光催化系统难以实现的特殊的光催化性能,如利用沸石作载体制备的TiO2就显示出独特的局部结构以及氧化有机物的选择性[ 11 ]。
4：光催化降解水中有机物的发展方向：TiO2光催化氧化技术在彻底降解水中有机污染物以及利用太阳能节约能源、维持生态平衡、实现可持续发展等方面有着突出的优点,特别是当水中有机污染物浓度很高或用其他技术方法很难降解时,有着更明显的优势。
最近高效率光催化剂、光电结合的催化方法以及太阳能研究和应用技术的进步,使得光催化氧化技术在水净化领域有着良好的市场前景和社会经济效益。
虽然如此,但在该领域的研究中还存在着诸多问题:( 1) 反应机理和反应动力学尚需进一步研究。
在光催化氧化降解反应的过程中,其影响因素是复杂的,各种影响因素都有待进一步实验验证,反应动力学若能够综合各种因素的影响,则将对光催化反应的研究起到很大的推动作用;( 2) 寻找更高效的光催化剂。
现有的光催化剂所能提供的反应活性仍不很理想,为提高反应速率,将催化剂颗粒超细、悬浮或者改性;( 3) 催化剂的分离与回收。
该问题的解决已成为光催化氧化技术转向工业化应用的一个迫切需要;( 4) 超细易分散光催化剂的制备及低耗高效光催化反应器的设计。
( 5) 低耗高效的光源。
在太阳能还不能很方便地利用之前,寻找一种合适的光源对光催化反应会有一定的促进作用。
三：二氧化钛催化剂在空气污染方面的应用：1：对大气中氮氧化物的净化：纳米级TiO2制成环保涂料,对空气中易产生温室效应、酸雨、臭氧空洞及光化学烟雾的主要污染物之一的NO x具有一定的降解效果。
NO2及NO吸附在涂料上后,分别与纳米二氧化钛表面产生的活性氧和氢氧根自由基发生氧化还原反应,生成硝酸,从而达到消除大气中氮氧化物的目的。
隧道内照明灯灯罩玻璃上涂以光催化TiO2涂层,可以除去汽车、摩托车排出的废气带有的NO x、油、积炭气的尘埃,净化隧道空气。
这种灯罩玻璃能保持洁白如新,连续使用4 个月仍有效。
日本富士电机研究所(株)利用TiO2制成能对低浓度的NO x进行分解的空气净化器等供应市场[12]。
含纳米二氧化钛光催化净化涂料,具有使用方便、光催化效率高、光催化剂可迅速再生的特点,同时还可降解大气中的其它污染物,如卤代烃、硫化物、醛类、多环芳烃等[13],作为环保型涂料有着潜在的应用前景。
2：对汽车尾气中硫的去除：1989 年,通用汽车公司的Donald Beck研究了纳米TiO2除去汽车(含有硫化氢气流)废气中硫的能力。