酸对TiO2结构和光催化性能的影响
不同金属离子掺杂对TiO2选择性氧化光催化活性的影响
广 州化 工
不 同金属 离子 掺 杂对 ＴＯ ｉ２选 择性 氧化 光 催化 活 性 的影 响
于新 婕 ，陈前林
（ 贵州大学化 学与化 工学院 ，贵州 贵 阳 ５０ ０ ） ５０ ３
摘 要 ： 采用溶胶 一 凝胶法制备二氧化钛光催化剂 ， 通过在基材中加入金属离子， ＴＯ 进行改性 ， 对 ｉ 研究以
２１ 年 ３ 第 １ ０１ ９卷 ９期
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广州 化 工
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取代 了 Ｔ 的晶格 位置 ， ｉ 形成 了新 的 Ｍ ｅ—Ｏ金 属 键 ， 在 ＴＯ 禁 带 中引入 了 新 能 级 ， 催 化 剂 表 面形 成 了 许 多 ｉ， 在 缺 陷 ， ｅｌ 等 认 为 晶格 缺 陷能 够 提 高 ＴＯ Ｈ ｌｒ ｅ ｉ 的 Ｆ ｒ ｉ ｅｍ 能级 ， 增加 表面 能量 壁 垒 ， 电子 一空 穴在 表 面 的 复 合 使 概率 降低 。 当 ＴＯ ｉ 被 激 发 时 ， 分 光 生 电 子跃 迁 到催 部 化剂 表 面被 表 面陷 阱捕获 ， 光生 空 穴氧 化水 形 成 ・ Ｈ， Ｏ 可 以把 甲基橙 氧化 形 成二 氧 化碳 和 水 。因此 ， 掺杂 低 于 钛化合价 的金属 离子使催化剂 具有 氧化 作 为 一 种先 进 的氧 化 水 乙醇 ， ＴＯ ） 成都 市科 龙 化 工 试 剂厂 ； 酸铁 、 酸 镁 、 酸 硝 硝 硝 技术 ， 在光催 化 降解有 机物方 面有 着广 泛 的应用 。 由于 铜 ， 津市科 密 欧化学 试剂 厂 ； 氯化锑 ， 天 三 国药集 团化学 可 以用 太 阳光作 为潜 在 的激 发光 源 、 应在 常温 常压 下 试 剂有 限公 司 ； 铬 酸钾 ， 庆川 江化 学试剂 厂 ； 反 重 重 五氧化 进行 、 具有不 产生 二次 污染 、 化学 性质稳 定等 特点 ， 利 二 钒 ， 海 山浦化 工 厂 。 为 上
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究TiO2是一种重要的半导体材料，其具有优良的光催化性能和稳定性，在环境净化、水处理和太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。
TiO2晶体的表面性质直接影响其催化性能，通过晶面调控改性来提高TiO2的催化活性具有重要的研究意义。
晶面调控指的是通过改变晶体表面的结构来控制材料的物理和化学性质。
TiO2晶体由Ti和O原子组成，结构中含有多个晶面，如(001)、(110)和(101)等。
不同的晶面具有不同的结构和化学性质，因此对TiO2晶体进行晶面调控可以调整其催化活性。
目前，常用的晶面调控方法主要包括溶液法和气体传输法。
溶液法是通过控制合成条件和添加特定溶剂来调控晶体的生长方向。
添加表面活性剂可以抑制某些晶面的生长，从而增加其他晶面的比例。
气体传输法则是通过控制气氛组成和反应温度来调控晶体的生长方向。
利用气体传输法可以在特定条件下实现晶面选择性生长，从而制备具有特定晶面比例的TiO2晶体。
晶面调控改性TiO2晶体的方法多种多样。
一种常见的方法是通过掺杂来调控晶体的表面性质。
掺杂一些过渡金属离子可以引入额外的能级，增加催化活性。
另一种方法是利用化学处理来改变晶体表面的结构和化学性质。
使用酸性或碱性溶液可以改变晶体表面的酸碱性，进而调控催化活性。
还可以通过修饰晶体表面来改变其电子结构和表面能。
使用有机分子或纳米颗粒修饰晶体表面可以增加活性位点，提高催化活性。
晶面调控改性TiO2晶体的研究已经取得了显著的进展。
研究人员通过改变晶体的生长条件和添加特定溶剂成功调控了晶体的生长方向。
利用气体传输法制备了具有特定晶面比例的TiO2晶体，同时也开发了多种改性方法来提高其催化活性。
这些研究为TiO2晶体的应用提供了有力的支持。
TiO2晶面调控改性的研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
通过晶面调控可以调整TiO2晶体的表面性质，从而提高其催化活性。
随着研究的深入，相信晶面调控改性TiO2晶体的应用前景将更加广阔。
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)。
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。
TiO2光催化剂及其性能研究
TiO2光催化剂及其性能研究随着人们对环境保护意识的逐渐增强，环境问题已经成为人们关注的重要议题之一。
其中，水污染问题尤其严重，如何有效地处理废水和污水已经成为一个重要的研究领域。
而TiO2光催化剂，作为一种重要的废水处理材料，已经受到越来越多的关注。
TiO2光催化剂，简单来说，就是一种以二氧化钛（TiO2）为主要组成部分的催化剂。
通过光照的方式，能够将废水中的有机物和无机物分解为水和二氧化碳等环境友好的物质。
相比于传统的化学废水处理方法，TiO2光催化剂不需要添加大量的化学物质，不会产生二次污染，并且在处理污水的同时还能够利用太阳光进行自我再生，降低了经济成本。
在TiO2光催化剂的研究中，主要有以下几个方面需要注意。
第一，TiO2的晶相类型。
TiO2晶相类型的不同对其光催化性能有着显著的影响。
在一般情况下，锐钛矿相（anatase）的TiO2比金红石相（rutile）的TiO2具有更好的光催化性能。
因此，在TiO2光催化剂的制备和研究中，需要选择锐钛矿相的TiO2作为主要的组成部分。
第二，TiO2的表面积。
TiO2的表面积越大，其光催化活性就越高。
因此，在TiO2光催化剂的制备中，需要采用纳米材料制备方法，以获得高表面积的TiO2纳米颗粒。
同时，为了进一步提高TiO2的表面积，一些研究人员还通过表面修饰等方式，对TiO2纳米颗粒进行了进一步改进。
第三，TiO2的光吸收范围。
由于TiO2只能吸收紫外线（UV）光线，因此其在太阳光照射下的催化活性受到了很大的限制。
为了解决这个问题，研究人员提出了一系列方案，如添加其他光吸收剂或利用掺杂的方法扩展TiO2的吸收范围。
这些方法在提高TiO2的光催化活性方面取得了显著的进展。
除了上述三个方面，还有一些其他的TiO2光催化剂相关研究也十分重要。
例如，TiO2光催化剂的载体、光照条件、反应器类型以及催化剂复合材料等问题都需要得到有效的解决。
同时，在实际应用中，TiO2光催化剂也需要考虑到一些具体的问题，如操作成本、催化剂寿命等方面的问题。
TiO2薄膜的结构及性能研究
钛氧膜的结构及性能研究摘要：主要介绍关于钛氧膜的能带结构，晶体结构以及钛氧膜的生物相容性能和表面活性等问题，还有钛氧膜的化学处理方法。
关键字：钛氧膜结构生物相容性表面活性TiO2有独特的光学、电学及化学性质,已广泛用于电子、光学和医学等方面。
例如,作为氧传感器用于湿敏、压敏元件及汽车尾气传感器；作为光催化剂,可实现有机物的光催化降解,具有杀菌、消毒和处理污水等作用；利用其亲水亲油的“双亲”特性,可使镀有钛氧膜的物体具有自清洁作用,从而达到防污、防雾、易洗、易干等目的；而金红石相钛氧膜是很好的人工心脏瓣膜材料。
对于TiO2的研究主要集中在制备、结构、性能和应用等方面。
在TiO2性能方面的研究,尤以对其生物相容性和光催化性能的研究最为丰富。
Ti-O膜作为生物活性材料在生物体内可以长期稳定存在且不与生物组织发生物化反应，即具有良好的生物相容性，但其缺点在于植入生物体内后，不能有效地在材料表面形成有正常的细胞并维持长期的活性。
国内外很多的研究者采用各种表面改性工艺方法，对材料表面进行生物活化或有机/无机复合等使材料表面挂带—COOH、—OH、—NH2等反应性基团，然后通过形成共价键使生物分子如蛋白质、多肽、酶和细胞生长因子等固定在材料表面，充当邻近细胞、基质的配基或受体，在材料表面形成一个能与生物体相适应的过渡层，以达到活化钛氧膜表面的效果。
目前，对钛氧膜的表面改性方法主要包括离子表面注入法，碱处理以及酸活化处理等方法。
1 氧化钛的能带结构与晶体结构1.1氧化钛的能带结构氧化钛的能带结构如图1-1所示［1］。
以金红石相为例，锐钛矿相的结构基本与其一致。
氧化钛能带结构是沿布里渊区的高对称结构，3d轨道分裂为e g与t2g 两个亚层，但它们全是空的轨道，电子占据s和p能级；费米能级处于s、p能带和t2g能带之间；最低的两个价带相应于O2s能级。
接下来6个价带相应于O2s 能级，最低的导带是由O3p产生生的，更高的导带能级是由O3p产生的。
tio2与酸反应的化学方程式
tio2与酸反应的化学方程式（最新版）目录1.TIO2 与酸反应的一般化学方程式2.TIO2 与不同酸反应的化学方程式3.TIO2 与酸反应的影响因素4.TIO2 与酸反应的应用正文二氧化钛（TIO2）是一种常见的无机化合物，具有良好的光催化性能。
在环境治理、能源转换等领域有着广泛的应用。
在实际应用中，TIO2 常与酸发生反应，生成相应的盐和水。
下面我们来探讨 TIO2 与酸反应的化学方程式及其相关内容。
1.TIO2 与酸反应的一般化学方程式TIO2 与酸反应的一般化学方程式可以表示为：TIO2 + xH+ → TiOx+ + H2O其中，TIO2 表示二氧化钛，H+表示酸，TiOx+表示钛酸根离子，x 表示酸的价数。
2.TIO2 与不同酸反应的化学方程式TIO2 与不同酸反应，生成的钛酸根离子和相应的盐酸、硝酸等酸的化学式不同。
下面分别列举 TIO2 与盐酸、硝酸反应的化学方程式：（1）TIO2 与盐酸反应：TIO2 + 2HCl → TiCl4 + H2O（2）TIO2 与硝酸反应：TIO2 + 2HNO3 → Ti(NO3)4 + H2O3.TIO2 与酸反应的影响因素TIO2 与酸反应的速率受多种因素影响，如酸的浓度、温度、TIO2 的表面积等。
同时，酸的种类也会影响反应生成的钛酸根离子的价数。
4.TIO2 与酸反应的应用TIO2 与酸反应在实际应用中具有重要意义。
例如，在光催化降解有机污染物过程中，TIO2 表面吸附的有机污染物在酸性环境下更容易被氧化分解。
此外，TIO2 与酸反应还可以用于制备钛酸盐等化合物。
焙烧温度对TiO2柱撑膨润土结构、吸附及光催化性能的影响
ＭＭＴ表 现 出 的吸 附 和光 催 化 活性 均最 强 ．
关键词
柱撑膨润土 ； 焙烧温度 ； 孔结构 ；吸附、光催化性能
０ ４ ．６ ６ ３ ３ 文献标识码 Ａ 文章 编 号 ０ ５ －７ ０ ２ ０ ）７１０ －６ ２ １ ９ （ ０８ ０ ．４６ ０ ０
中 图分 类 号
利 用膨 润土类 材料处 理各 种废水 已经成 为 近 年来 的研 究 热 点 ， 到越 来 越 多研 究 者 的关 注 ｊ 受 ． 膨润 土结构 特点是 二层硅 氧 四面体 晶片 与其 间 的铝 氧八 面体 晶片相 结 合 形成 晶层 ， 成 ２ １ 构 ： 型结 构 ． 层 间被吸 附的 阳离 子具有 离子 交换性 能 ， 能与 羟基钛 离子 交换 形成 羟 基钛 柱撑 膨 润土 ，经过 一定 温度 的焙 烧处理 ， 制备 出纳米 二氧化 钛柱撑 膨 润 土材 料 （ ｉ ａＭＭ ） 可 Ｔ． ． Ｔ ．由于 其具 有 较 高 的 比表 面积 、 Ｎ 较 好 的热稳定 性和 表面 活性 ，可 作 为 吸 附剂 、催 化 剂 和催 化 剂载 体 ，因而 引 起 了人 们 极 大 的关 注 ］ ． 焙烧 是 Ｔ－ａＭＭ ｉ － Ｔ制备 过程 中一个 重要 的步骤 ， 过焙烧 ，Ｔ．ａＭＭ Ｎ 经 ｉ ． Ｔ土层 间插 入 的聚 合羟 基钛 阳离 Ｎ 子脱 羟基转 化 为稳 定 的氧化 物柱体 ．焙 烧温 度对 Ｔ．ａＭＭ ｉ ． Ｔ的层 间距 、比表 面积 、孔结 构 特 征 、层 间 Ｎ 氧 化物 的晶相及 粒径 大小影 响１２
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酸对TiO2结构和光催化性能的影响
曾爱香;罗丽
【期刊名称】《长沙理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2014(000)001
【摘要】以 H2 SO4,HCl和一水合柠檬酸作酸催化剂,采用溶胶-凝胶法合成了纳米 TiO2光催化剂。
通过XRD,TEM,HR-TEM,Uv-Vis 和 FT-IR 等分析手段对样品进行表征。
以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,对催化剂的光催化性能进行评价。
研究结果表明,酸对 TiO2的结构和性能有很大的影响：以 H2 SO4做催化剂时,TiO2颗粒分布均匀,粒径在7~12 nm 之间,全为锐钛矿相；以 HCl 作催化剂时,TiO2的粒径约为20 nm,全为锐钛矿相；而以一水合柠檬酸作催化剂时,TiO2的粒径较大,约为30 nm,且团聚严重,为锐钛矿相和金红石相的混合相。
以 H2 SO4作催化剂制备的TiO2光催化活性最好。
%Nano-TiO2 was prepared by sol-gel method using sulfuric acid,hydrochloric acid or citric acid monohydrate as the acid catalyst.The products were characterized by XRD, TEM,HR-TEM,Uv-Vis and FTIR.The photocatalytic activity of the products was carried out by photocatalytic decomposition of methylene blue(MB).The results indicate that the structures and properties of the nanocrystals are determined by the acid catalyst:When the catalyst is sulfuric acid,TiO2 particles distribute evenly with the size of 7~12 nm and the crystalline type is only anatase.When the catalyst is hydrochloric acid,the particle size of the TiO2 is about 20 nm,with anatase phase only.When the catalyst is citric acid mono-hydrate,the TiO2 particle size is bigger,which is about 30
nm,aggregated seriously,and the phases are mixed with anatase and rutile phase.The product made by sulfuric acid has the highest photocatalytic activity.
【总页数】5页(P88-92)
【作者】曾爱香;罗丽
【作者单位】长沙理工大学物理与电子科学学院，湖南长沙 410004;长沙理工大学物理与电子科学学院，湖南长沙 410004
【正文语种】中文
【中图分类】TQ134.11;TQ426
【相关文献】
1.制备条件对纳米TiO2-石棉尾矿酸浸渣复合材料光催化性能的影响 [J], 孙青;郑黎明;郑水林;李慧;李朝阳
2.不同溶剂对TiO2/SiO2结构及光催化性能的影响 [J], 黄璐; 常薇; 郑丹丹; 刘斌; 杨金鑫; 付骋宇
3.多种金属元素掺杂对TiO2柱撑膨润土材料结构及吸附-光催化性能的影响 [J], 齐飞; 林鑫辰; 王翘楚; 冯威
4.多种金属元素掺杂对TiO2柱撑膨润土材料结构及吸附-光催化性能的影响 [J], 齐飞;林鑫辰;王翘楚;冯威
5.氮修饰对TiO2能带结构及光催化性能的影响 [J], 张艳峰;王青丽;贾密英
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