纳米二氧化钛光催化剂制备方法研究进展

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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。

纳米二氧化钛光催化剂研究进展

ｔｎａｄｍｏｉｃｔｏｆＴｉｔｉｈｃｔｌｔｃｉｉｙｏｔｎｆＴｉｎｔｐｌａｉｎｆｒｅｖｒｎｅｔｐｏｅ— ｉｎｄｆａｉｎｏ０２ｗｉｈｇａａｙｉａｔｖｔ，ｃａｉｇｏ０２ａｄｉｓａｐｉｔｏｎｉｏｏｉｈｃｃｏｍｎｒｔｃ
面的空穴ｈ附在Ｔｉ表面的Ｈ２和０Ｈ氧化成・吸０２００Ｈ自
维普资讯
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５・４
材料导报
２００８年５月第２专辑Ｘ２卷
纳米二氧化钛光催化剂研究进展
于艳辉，日巴拉，传友，哈徐宋艳艳
（河南理工大学材料科学与工程学院，焦作４４０）５０３摘要半导体光催化技术对多种有机物有明显的降解效果，具有广阔的应用前景，近年来，导体光催化已成半
指出以后的研究方向。
关键词
纳米ＴＯ光催化剂ｉ２
掺杂
改性
中图分类号：Ｑ１４１Ｔ３＋１
文献标识码：Ａ
ＲｅｅｒｈＰｒｇｅｓｉｎｏＴｉｏｏａａｙｔｓａｃｏｒｓｎＮａＯ２Ｐｈｔｃｔｌｓ
ｉｇｅｆｃｏｅｄｇａａｉｎｏｒａｉｓｂｔｎｅ．ｔａＯｅｏｎｆｈｏｕａｅｅｒｈｓｂｅｔｉｔｅｆｌｎｆｔｎｔｅｒｄｔｆｇｎｃｕｓｃｓＩｈｓｎＷｂｃｍｅｏｅｏｅｐｐｌｒｓａｃｕｊｃｓｎｈｅｅｈｏｏａｔｒｉｄ

优质纳米二氧化钛制备研究进展

第１８卷第５期（２０１３）
甘音高Ｊ午拒
Ｖｏ１．１８Ｎｏ．５（２０１３）
优质纳米二氧化钛制备研究进展
郁美霞 ’ ，郑小平，韩昕圮 ’
（１．兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州７３００７０；２．兰州城市学院，甘肃兰州
０．引言
制备纳米二氧化钛粉体的研究甚少，一般用此方法制备纳米二氧化钛薄膜．ＷｕＧｕｏｓｏｎｇ等同采用电子束蒸发物理气相沉积方法在ＡＺ３１镁合金表面沉积了ＴｉＯ：薄膜，ＴｉＯ：靠电子束蒸发，然后沉积在基片表面形成薄膜，蒸发沉积实验ＤＭＤＥ一４５０蒸发装置上进行，得到了３００ｎｍ厚的无定形ＴｉＯ：薄膜，获得的ＴｉＯ薄膜结构致密，对基体起到了有效的保护作用．ＰＶＤ法中应用较多的还有溅射法．其中磁控溅射法是近几年来发展的比较热的制备ＴｉＯ：薄膜的方法，溅射原理：以
研究进展状况，分别对其过程、机理及优缺点进行分析总结，
并对纳米二氧化钛未来的发展方向进行展望．
１．物理方法
１０ｎｍ）、纯度高、粒度分布均匀、分散性好的纳米二氧化钛粉末，但是该方法制得的粉体产量小，成本较高．
１．２固相法
备了锐钛矿型ＴｉＯ：薄膜，随后在石英管炉内对ＴｉＯ：薄膜样
品进行退火处理，得到的ＴｉＯ：薄膜具有良好的自洁净性能．

纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究

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。

黑色二氧化钛纳米材料研究进展

黑色二氧化钛纳米材料研究进展黑色二氧化钛纳米材料是一种新型的纳米材料，由于其独特的物理、化学和光学性质，近年来备受。

本文将概述黑色二氧化钛纳米材料的制备方法、性能研究及其应用前景，并探讨当前研究的不足和未来需要进一步解决的问题。

黑色二氧化钛纳米材料的制备方法主要有化学气相沉积、液相合成和物理气相沉积等。

其中，化学气相沉积法是通过引入气态反应剂，使反应在催化剂表面进行，从而生成纳米材料。

液相合成法是将钛源、氧源和碳源等混合在溶剂中，通过控制反应条件合成出黑色二氧化钛纳米材料。

物理气相沉积法则是将钛源和氧源在高温下蒸发，然后在低温区快速冷凝，生成黑色二氧化钛纳米材料。

黑色二氧化钛纳米材料的性能主要包括物理性能、化学性能和光学性能。

物理性能方面，黑色二氧化钛纳米材料具有高比表面积、高透光性和良好的热稳定性等。

化学性能方面，黑色二氧化钛纳米材料具有优异的耐酸碱性和化学稳定性，能在广泛的环境条件下保持稳定。

光学性能方面，黑色二氧化钛纳米材料具有宽广的可见光透过范围和良好的紫外线屏蔽性能。

由于黑色二氧化钛纳米材料具有优异的性能，其在众多领域都具有广泛的应用前景。

例如，在光催化领域，黑色二氧化钛纳米材料可以用于降解有机污染物和杀菌消毒。

在太阳能电池领域，黑色二氧化钛纳米材料可以作为透明电极材料，提高太阳能电池的光电转化效率。

在涂料领域，黑色二氧化钛纳米材料可以用于制造高效能涂料，提高涂料的防晒、耐污和耐候性能。

黑色二氧化钛纳米材料作为一种新型的纳米材料，具有优异的物理、化学和光学性能，使其在众多领域具有广泛的应用前景。

然而，目前关于黑色二氧化钛纳米材料的研究仍存在不足之处，例如其制备方法尚需进一步优化以提高产量和纯度，同时其应用领域也需要进一步拓展。

未来，研究人员需要进一步解决这些问题，同时深入研究黑色二氧化钛纳米材料的潜在应用价值，为其在更多领域的应用奠定基础。

合成纳米二氧化钛的方法很多，主要包括物理法、化学法以及生物法。

关于纳米二氧化钛光催化剂制备方法研究

加热时间分别为１０分钟、３．５分钟、６分钟。即缩短了传统方法的加热时间，又制成较为纯净的纳米二氧化钛原材料。
１．３沉淀法
沉淀法指将含有钛元素的可溶性盐溶液与相应的沉淀剂进行融合，并在正确的温度及环境下，形成水或不可溶的氧化物及氢氧化物的沉淀。最后将其进行过滤、洗涤、烘干并煅烧最终形成二氧化钛粒子。目前，我国普遍应用的沉淀剂为尿素，即ＣＯ（ＮＨ：），其与水反应能生成ＮＨ・ＨＯ及二氧化碳，化学方程式为ＣＯ（￣Ｈ）＋３ＨＯ— ＪＡＨ・ＨＯ＋ＣＯ。而此时应用的
而后与有机试剂进行融合，并用强酸或强碱溶液进行中和抑制，最终形成溶胶。在经过陈化转和后，溶胶变为湿凝胶，去除
多余水分后经过煅烧及研磨将成为纳米二氧化钛颗粒。产生的颗粒细密均匀，粒子直径较小。一经应用光催化中，会使光催化活性提高，具有很高的实效性。但运用溶胶凝胶法需要选取优秀的钛醇盐作为反应的原材料，亦要加入有机试剂作为催化或反应的重要成分，而钛醇盐及相关试剂的造价较高，导致整个实验的成本较高，此外，此种方法在煅烧过程易产生过多的碳元素，从而产生碳污染。
０引言
纳米二氧化钛（ＴｉＯ）是十分珍贵且重要的光催化剂，亦称光触媒。因其具备宝贵的光学性、化学稳定性以及热稳定性，被广泛应用于光催化反应中。例如，日光或灯光中具有紫外线，纳米二氧化钛能将其进行激活，随即产生游离基及强烈的光氧化还原反应，反应式为ＴｉＯ。＋ｈｖ－－－＇ｅ一＋ｈ。此外，亦能将物体表面存有的相关物质进行催化或光解，从而净化空气。纳米二氧化钛光催化剂的制作过程主要分为三个部分，首先需要制成可用的二氧化钛原料，然后将原料进行改性，支撑纳米二氧化钛光催化剂的初始形态，最后需要将其内部结构进行调控设置，最终制成可应用于各领域的纳米二氧化钛光催化剂。

改性纳米二氧化钛的光催化性能研究

改性纳米二氧化钛的光催化性能研究一、本文概述随着全球环境问题的日益严峻，光催化技术以其独特的优势在环境保护和能源转换领域受到了广泛关注。

作为光催化领域的重要研究对象，纳米二氧化钛（TiO₂）因其优良的光催化性能、稳定性以及低廉的成本，被广泛应用于太阳能光解水制氢、空气净化、污水处理等领域。

然而，传统的纳米二氧化钛存在光生电子-空穴对复合速率快、可见光响应范围窄等问题，限制了其在实际应用中的性能。

因此，对纳米二氧化钛进行改性，提高其光催化性能，具有重要的研究意义和应用价值。

本文旨在研究改性纳米二氧化钛的光催化性能，通过对其改性方法的探索，以期提高其在可见光下的光催化活性，拓宽其应用范围。

文章将介绍纳米二氧化钛的基本性质、光催化原理以及改性方法的研究进展。

将详细阐述本文所采用的改性方法，包括掺杂、负载贵金属、构建异质结等，以及改性后的纳米二氧化钛的表征手段。

通过对比实验，分析改性前后纳米二氧化钛在光催化性能上的差异，探讨改性方法对光催化性能的影响机制。

通过本文的研究，期望能为纳米二氧化钛的光催化性能改性提供新的思路和方法，推动其在环境保护和能源转换领域的应用发展。

也希望为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴。

二、改性纳米二氧化钛的制备方法改性纳米二氧化钛的制备方法众多，各有其独特的优势和应用场景。

以下是几种常见的改性纳米二氧化钛制备方法：溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种通过无机物或金属醇盐的水解和缩聚反应制备纳米材料的方法。

在这种方法中，通过控制水解和缩聚的条件，可以得到均匀稳定的溶胶，进一步通过热处理，溶胶转化为凝胶，最终得到改性纳米二氧化钛。

水热法：水热法是一种在高温高压下进行化学反应的方法。

通过将反应物置于特制的高压反应釜中，加热至一定温度，使反应物在水热条件下进行反应，从而制备出改性纳米二氧化钛。

微乳液法：微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液，然后在微乳液中进行化学反应的方法。

纳米二氧化钛膜催化剂的制备及其光催化活性的研究

纳米二氧化钛膜催化剂的制备及其光催化活性的研究近年来，纳米材料在环境污染治理以及能源转换方面发挥着重要作用，广泛应用于太阳能电池、氢能源存储和利用、污染物去除等领域。

其中，纳米二氧化钛是一种中等结构的金属氧化物，具有良好的结构稳定性、高吸附性能和优良的光催化活性，可以有效地改善空气质量。

因此，纳米二氧化钛膜催化剂的制备和光催化性质研究显得尤为重要。

首先，纳米二氧化钛膜催化剂的制备方法主要分为水热法、化学气相沉积（CVD）法和物理气相沉积（PVD）法。

水热法是目前最为常用的一种制备方法，它可以利用氯化钛和氨水反应合成纳米二氧化钛微粒。

采用水热法可以获得的纳米二氧化钛具有很好的晶格结构稳定性，并且表面比较洁净，不需要进行复杂的表面改性处理。

但是水热法有几个缺点，如需要较长的反应时间，组成不同晶型的纳米二氧化钛难以得到，控制结构和大小也不太容易。

CVD法是建立在布拉格反射原理的基础上的一种微纳米催化剂的制备方法，这种方法可以直接控制纳米粒子的大小，但这种方法有时也会不稳定，得到的粒子大小可能与预期的大小不同。

PVD法是一种用于制备各种纳米粒子的常用方法，它可以将分子直接沉积在特定表面，受到温度和气压等多种条件的影响，它可以准确控制粒子表面接受物质的样式和数量以及粒子之间的空隙。

但PVD法得到的粒子比较小，大小一般不超过几纳米，且悬浮特性差，不容易得到较平整的膜。

综上所述，纳米二氧化钛膜催化剂的制备可以通过多种方法实现，水热法、CVD法和PVD法都可以获得好的结果。

而由于纳米二氧化钛具有优良的光催化活性，因此，对其光催化性能的研究也非常重要。

如今，科学家们已经研究出了几种纳米二氧化钛膜的光催化性能，其中主要有：用于制备可见光催化剂的多孔结构、用于可见光/紫外光催化剂的功能改性表面、用于制备染料敏化剂的金属有机框架（MOF）等。

这些催化剂可以有效地减少有毒有害物质，如VOCs和NOX等。

多孔结构是改善纳米二氧化钛光催化性能的一种方法，例如，研究人员利用水热法在二氧化钛上制备多孔层状结构，这种多孔层状催化剂具有很大的表面积，可以有效地提高光催化活性。

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的物理形态将制备工艺分成气相法、相法、液固相法分别进行阐述，此基础上分析比较了不同制备工艺的优缺在点，对其发展前景进行了展望。并
关键词：纳米二氧化钛；光催化剂；气相；液相；固相
中图分类号：Ｑ３．１Ｔ１４１文献标识码：Ａ文章编号：０６— ９０２１）１０７— ４１０４９（００１ —０００
格低廉，氧化能力强，耐化学腐蚀性好，优良的光是催化剂、附剂，催
也是制备功能陶瓷、高级涂料的重要原料，目是前应用最为广泛的纳米光催化材料之一 … 。
米ＴＯ纯度高、径小、型结构好、散性好；ｉ粒晶分但是对设备和技术要求高，回收率较低，本较高。成
纳米ＴＯ粉体性质稳定、毒，化活性高，ｉ：无催价
在玻璃衬底上制备ＴＯ纳米薄膜，ｉ薄膜表面ＴＯ粒ｉ径在３ｍ左右，粒大小均匀、密。ＰＤ法制０ｎ颗致Ｖ备纳米ＴＯ的过程中不伴随化学反应，ｉ所制得的纳
ｓｓｗｒｉｉｅｎｏｇｓｐａｅｍｅｈｄ，ｑｉｈｓｔｏａｄｓｌｈｓｔｏｃｏｄｎｏｔｅｐｙｉａｓｅｔｆｅｅｅｅｄｖｄｄｉｔａｈｔｏｌｕｄｐａｅｍｅｈｄ，ｎｏｉｐａｅｍｅｈｄａｃｒｉｇｔｈｈｓｃｌａｐｃ — ｓｉｄｏｒａｔｎｓｓｅＡｄａｔｇｓａｄｄｓｄａｔｇｓｏａｈｐｏｅｓｗｒｎｌｚｄａｄｃｍｐｒｄｂｓｄｏｈｏｍｅａｅｏｙｃｉｙｔｍ．ｖｎａｅｎｉａｖｎａｅｆｅｃｒｃｓｅｅａａｙｅｎｏａｅａｅｎｔｅｆｒｒｃｔｇｒ．ｏ
Ａｂｔｃ：ｓａｎｗｈｇ－ｒｒｎｅｍｔｉ，ａｏｉｄｔａｉｍｄｏｉＴＯ）ａｅｔａｔｔｎｉｓｆｃｏｒｓｒｔＡｅｉｐｆｍａｃａｒｌｎｎ－ｚｔｎｉｄａｈｅｏｅａｓｅｉｕｘｅ（ｉ２ｈｖｔｃｄａｔｔｎｈｌｓａｒｅｅｏｏｓａ
Ｔｈｎ。ｖｌｐｎｏｓｅｔｏｎｏ— Ｔｉｅｒｔｏｒｃｓｓｍａ．ｅｄｅｅｏｍｅｔｐｒｐｃｆｎａＯ２ｐｒｐａａｉｎｐｏｅｓｗａｄｅＫｅｗｏｒｓ：ａｏｔｔｎｉｍｉｘｉｅ；ｈｏｏａａｙｔｇａｅ；ｉｕｉｈａｅ；ｏｉｈａｅｙｄｎｎ－ａｕｄｏｄｐｔｃｔｌｓ；ａｐｈｉｓｓｌｑｄｐｓｓｌｄｐｓ
第４２卷第１１期
２１００年１１月
无机盐工业
ＩＮＯＲＣＡＮＩＣＨＥＭＩＣＣＡＬＳＩＮＤＵＳＴＲＹ７
纳米二氧化钛光催化剂制备方法研究进展
范拴喜
（宝鸡文理学院陕西省灾害监测与机理模拟省重点实验室，陕西宝鸡７１１）２０３
摘
要：米二氧化钛作为一种新型的高性能材料，受到了国内外研究人员的关注，广泛应用于催化剂、纳已并
半导体、传感材料、电子陶瓷等领域。主要介绍了近年来国内外纳米二氧化钛制备工艺的研究状况，根据反应体系