TiO_2光催化降解有机污染物的研究进展

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TiO2光催化降解有机污染物的研究进展

TiO2光催化降解有机污染物的研究进展胡俊;王济奎;陈国松;徐炎华【摘要】综述了该技术在国内外的研究现状,包括光催化机理、光催化降解有机污染物的机理、动力学、影响因素和光催化降解有机污染物的最新进展,并展望了该技术的研究方向.【期刊名称】《工业安全与环保》【年(卷),期】2010(036)012【总页数】2页(P54-55)【关键词】TiO2;光催化;降解;有机污染物【作者】胡俊;王济奎;陈国松;徐炎华【作者单位】南京工业大学,南京,210009;南京工业大学,南京,210009;南京工业大学,南京,210009;南京工业大学,南京,210009【正文语种】中文有机污染物广泛存在于水、土壤和大气中,这些有机污染物大多数是有毒有害物质,有些还有“三致”作用,对生物安全和生态系统危害巨大,如二恶英、多氯联苯等难生物降解有机污染物[1]。

光催化是降解有机污染物的有效技术,通过光能和化学能产生高活性羟基自由基（·OH）,使污染物最终转化为 CO2、H2O、NO3、PO3-4 等 ,且无二次污染[2]。

光催化技术具有反应条件温和、操作简便和适用范围广等优点。

本文综述了近年来光催化降解有机污染物的研究进展,并展望了该领域的研究方向。

光照射TiO2时,当光子的能量超过半导体的禁带宽度时,电子从价带跃迁至导带,生成光生载流子（电子-空穴对）,载流子会在TiO2表面和内部复合[1-2]。

光催化降解有机物污染物的机理如下[3]:{＞TiⅣOH·+}和{＞TiⅢOH}分别表示 TiO2表面捕获的价带空穴和导带电子。

·OH的氧化电位极高（2.8 V）,能深度氧化绝大多数有机污染物[1-3]。

光催化降解有机污染物符合Langmuir-Hinshelwood吸附反应动力学模型[4]。

式中,r为光催化的反应速率;c为反应物的浓度;t为光照时间;k为光催化反应速率常数,g/m3·min;K为Langmuir吸附常数。

催化降解水中有机污染物的TiO2纳米管改性方法研究进展

催化降解水中有机污染物的TiO2纳米管改性方法研究进展摘要：针对TiO2光催化材料在处理难降解有机物方面引起了水处理领域的研究热潮，本论文结合TiO2光催化材料的结构与性质，系统地论述了金属离子掺杂、表面贵金属修饰、非金属掺杂、表面光敏化和半导体复合等方法对TiO2纳米管改性的研究进展，评价了改性后TiO2纳米管改性的特点以及应用范围，对比了不同改性方法的优缺点，可为建立新的TiO2纳米管改性方法提供一定参考依据。

关键词：TiO2纳米管金属离子掺杂表面贵金属修饰表面光敏化随着环境问题和能源问题的日益严峻，TiO2纳米科技在新型能源的应用和水环境问题治理方面都展现出了独特的优势，尤其是作为环境友好型的高效光催化材料，在处理难降解有机物方面引起了水处理领域的研究热潮。

纳米TiO2材料尺寸小、比表面积大，表现出许多特殊的纳米效应，使纳米TiO2具有更强的氧化和还原能力。

纳米TiO2粒子的微小粒径能使光生载流子更容易通过扩散而迁移到表面，有利于电子-空穴的传递，促进氧化还原反应。

在众多的TiO2纳米材料中，具有有序纳米结构的纳米管表现出更大的优势，相对于呈无规则堆积的无序纳米颗粒和多孔结构而言，纳米管阵列结构比表面积大、吸附能力强、光电转换效率高，表现出更加出色的光催化活性[1]，作为一种绿色高效的环保功能材料前景广阔。

然而，针对TiO2带隙宽，光响应范围窄，量子效率低的固有缺陷，学者研究提出了一系列改性修饰手段来提高TiO2纳米管的光学性能。

主要包括离子掺杂、表面贵金属修饰、光敏化和半导体复合等改性修饰技术。

1 TiO2光催化材料的结构性质TiO2俗称钛白粉，其安全无毒、性质稳定，是一种无机白色颜料，并广泛应用于光触媒、化妆品等行业。

TiO2的基本结构是氧钛八面体-[TiO6]，由于Ti-O八面体连接形式的不同，出现了三种不同的晶型结构：即四方晶系的锐钛矿相和金红石相及斜方晶系的板钛矿[2]。

三种晶型结构热稳定有所不同，加热情况下锐钛矿相和板钛矿相向金红石相发生不可逆转变，而金红石相具有较高的热稳定性。

纳米TiO_2光催化降解有机污染物的国内专利技术进展

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科
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技视界
科技·探索·争鸣
纳米Ｔｉｏ２光催化降解有机污染物的国内专利技术进展
杨轶嘉（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北武汉４３００００）
【摘要】工农业快速发展造成了严重的有机物污染，纳米ＴｉＯ光催化降解技术因具有分解污染物彻底，安全绿色环保的特性，在治理有机污染物领域备受关注，成为科学工作者重点研发的专利技术之一。本文综述了近几年纳米ＴｉＯ：在光催化降解有机污染物领域的国内专利技术，归纳总结了技术种类和特征，提出了现有技术存在的不足，展望了未来发展方向。
冰乙酸混合溶液中并逐滴加入氢氟酸和氨水与乙醇混合液．陈化后干５存在的问题和展望
燥研磨，煅烧得到。该材料可吸收可见光，抑制电子和空穴复合。从而
通过对ＴｉＯ：掺杂金属｝金属离子有助于改善ＴｉＯ对光的吸收．到９８％。
提高光催化性能
其它材料作为载体的国内专利技术也有＿定的开发ＣＮ１０３４５１８５２Ａ
金属离子掺杂可在ＴｉＯ晶格中引入新电荷．增加晶格缺陷或改公布了一种ＴｉＯ：纳米棒＠ＳｉＣ复合纤维毡的制法，所制备的复合纤维变晶格类型．使ＴｉＯ光催化活性改变。ＣＮ１０３００７９３８Ａ公布了一种铜比表面积大．在光催化降解有机污染物等领域有较大的应用潜力掺杂ＴｉＯ：光催化剂，以铜钛合金为基体，通过阳极氧化法生长铜掺杂ＣＮ１０３３４１２８９Ａ公布了一种纳米ＴｉＯ￣＠涤纶针刺滤料的制法．通过光ＴｉＯ纳米管．二维结构增加比表面积，铜掺杂拓展禁带宽度，改善可见催化降解实验测得该材料对亚甲基蓝溶液的光催化降解率可达９０％

TiO2光催化降解有机农药的研究进展

山东化工-62-SHANDONG CHEMICAL IDDUSTRY2020年第49卷/川11川11川11川1、I专论与综述I-^1111*1II1*1 II1*1 II1*1II1*1 II1*1 II1*1111^-202光催化降解有机农药的研究进展唐石云，钟雪芝，苏进凤，王志宏，陈冈U,谢渝春(贵州理工学院，贵州贵阳550003)摘要:利用TOO光催化降解有机农药来减少农药对环境的污染是当前环境领域一个热门研究课题。

本文总结了有机磷农药、有机氯农药、菊酯类农药的光催化降解研究进展。

结果表明,TOO的光催化体系可以有效地降解有机农药，并提出了光催化降解有机农药的发展方向,以期为进一步研究光催化降解有机农药提供参考。

关键词:TOO;光催化;农药;降解中图分类号：X592文献标识码：A文章编号：1008-021X(2020)23-0062-03近几十年来,随着我国人口的不断增长,对能源、粮食等需求剧增，从而给环境带来了巨大的压力。

虽然我国的农业生产水平近年来也不断提高，粮食产量、产率一次次刷新记录，但是这其中对化肥和农药有着不可替代的依赖，致使现在的农村也不再是青山绿水洁净无暇,农田土壤的污染与日俱增。

在农业生产中，农田内废水的处理环节非常重要，在种田时需要给农作物施肥、喷药，农田内的废水里含有化肥和农药里多种对身体有害的化学物质，如表面活性剂、防腐剂、含氮有机物、有机磷杀虫剂、除草剂、染料、有毒金属离子等(1勺。

事实上，据粗略估计，全球大约有500种化合物被注册为杀虫剂或其代谢物。

因此,农药产品被认为是人类发明的最危险的物质之一，地球上12种最危险最持久的有机化学品(也被称为“12种污染化学品")中有9种被指定为农药产品(34)。

虽然全球各地普遍认识到农药的危险性质，但解决问题的机制仍处于初级阶段。

目前，处理农药污染一般有三种方法：物理法、化学法和微生物法*6)。

物理法大多采用过滤、吸附处理水中的污染物。

TiO2光催化降解有机染物的研究(下)

W-TiO2光催化剂的制备及表征
表征：XRD、TEM、FT-IR等
1200 1000
Counts
800 600 400 200 0
400 500 600
20
40
60
80
2θ / o
催化剂的XRD图
催化剂的TEM图
马力东.可见光纳米TiO2光催化剂制备及有机物降解性能研究[D]
ZnFe2O4-TiO2光催化剂的制备及表征
-3
-4
30
60
90
t /min
120
150
-5 180
TiO2光催化降解NB浓度与时间的关系
白波.纳米光催化剂的制备及其超声光催化降解NB水溶液的研究[D].
-ln(Ca)
TiO2光催化降解酸性大红3R染料废水性能研究
90 80 70 60
E/%
a b c d
87.6% 70.6% 64%
50 40 30 20 10 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t /min
E/%
70
80
78 76 74 72 70
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
60
70 60
E/%
E/%
50
H0 / T
50 40
冰醋酸 0.6mL 表面活性剂 0.01mol
溶胶凝胶法制备 Fe3+-TiO2光催化剂流程图
梁勇.磁场-TiO2光催化协同降解水中苯酚的研究[D].
Fe3+-TiO2光催化剂的制备及表征
表征：XRD、TEM、FT-IR等
2500 2500 2000
2500
Counts

纳米TiO_2气相光催化有机污染物的研究综述

纳米T iO2气相光催化有机污染物的研究综述荆门职业技术学院化学工程系　李　瑛[摘　要]纳米T iO2气相光催化是目前一种新的环境治理技术,本文综述了近年来纳米T iO2气相光催化有机污染物的研究进展,并对该技术的应用进行了展望。

[关键词]纳米T iO2　气相光催化　有机污染物随着环境污染日益突出,空气质量问题越来越受到人们的关注。

近年来,利用半导体光催化降解空气中有机污染物的多相光催化过程已成为一种理想的环境治理技术,目前有关纳米T iO2用于气相光催化有机污染物治理的研究较多。

实验研究表明:与液相光催化过程相比,气相光催化氧化可以使用能量较低的光源,而且气相光催化氧化反应速度快、光的利用效率高、容易实现完全氧化、体积流量大、不受溶剂分子影响等特点。

对于农药、工业制造、建筑材料、消毒防腐等产生的挥发性有机物,都有较好的降解效果。

1、对各类有机污染物的气相光催化(1)链烃。

对气相链烃的T iO2光催化研究表明:从乙烷到辛烷,无论直链烷烃还是支链烷烃,在室温下都可在二氧化钛表面光催化氧化,反应中存在中间产物醛和酮,最终产物为CO2[1]。

(2)含氯有机物。

很多学者对含氯有机物气相光催化降解的反应动力学及其影响因素方面做了大量研究,其中三氯乙烯研究最多[2]。

(3)含氧有机物。

含氧有机物包括醇、醛、酮类等。

对气相丙酮的T iO2光催化时发现:在常温常压下丙酮光催化降解可获得80%的转化率;丙酮转化为CO2,无中间产物[3]。

(4)芳香族有机物。

近年来,有很多研究者对苯、甲苯、二甲苯、乙苯、间二甲苯等芳香族气相有机物的光催化降解反应产物、催化剂失活及反应途径等方面进行了研究。

T a izo Sano等[4]用负载在P t上的T iO2催化剂对挥发性有机化合物如甲苯进行了研究。

(5)含硫有机物。

对含硫有机物的光催化降解研究相对较少,其降解机理非常复杂。

V o ro ntsov等[5]对T iO2气相光催化降解二乙基硫时发现,催化剂在反应100～300min后失活。

tio2光催化降解甲基橙性能的研究

tio2光催化降解甲基橙性能的研究今天，在环境污染日益严重的时代，利用光催化降解有机污染物是一种有效而可持续的技术。

Titania(TiO2)是一种有效的光催化剂，其在许多化学反应中表现出很高的活性。

近年来，越来越多的研究表明，TiO2催化降解甲基橙有着非常好的性能，可以有效地降低对环境的污染。

本文将讨论TiO2光催化降解甲基橙的研究进展，论述其机理、影响因素、活性和可持续性，以及未来的发展方向。

首先，TiO2是一种常用的光催化剂，它具有低成本、良好的光生物学性能和空气活性。

它可以直接将光能变为化学能，从而起到降解有机污染物的作用。

对于甲基橙来说，它可以通过TiO2的视紫外线激发而产生一系列的氧化物，从而降解甲基橙。

此外，TiO2光催化降解甲基橙的机理也是非常复杂的，可以分为光解、隧道效应和位错效应三个步骤。

其中，光解是由于TiO2的视紫外辐射能量和甲基橙的吸收引起的，从而产生氧，位错效应是由于TiO2失去氢离子和产生酸引起的，最后，隧道效应是由于TiO2离子和甲基橙离子间的作用而产生的。

此外，TiO2光催化降解甲基橙还受到一系列外部因素的影响，如催化剂量、反应温度、反应pH值、反应时间等。

这些参数的变化将影响TiO2光催化分解甲基橙的活性，因此，应该对这些参数进行优化，以提高光催化效率。

此外，TiO2光催化降解甲基橙还具有良好的可持续性，它可以通过再生TiO2来减少TiO2的消耗，从而降低生产成本。

此外，TiO2光催化降解甲基橙还可以通过可再生能源来提供能量，减少对传统能源的消耗。

最后，TiO2光催化降解甲基橙具有良好的应用前景，未来的研究应该集中在催化剂的制备、降解机理的研究以及可再生化学传输和储存技术的研究等方面。

同时，研究人员也应该努力开发更为有效和全面的TiO2光催化技术，以应对新一代技术的挑战。

综上所述，TiO2光催化降解甲基橙的研究正在取得突破性进展，由于其有效的降解性能、可持续性和未来的发展前景，它在解决水污染治理及治理空气污染方面具有广阔的应用前景。

介孔TiO2光催化降解有机污染物的研究

ａｅｒａ，ｐｏｅ，ｔｅｍａｔｂｌｙｎｃｙｔｌｉｔｆｍｅｏｏｏＯ２，ａｄｔｅａｆｃｈｐｔｃｔｌｔｃｆｃｅｃｒｈｒｌｓａｉｉａｄｒｓａｌｙｏｓｐｒｕｓＴｉｔｎｉｎｈｎｆｅｔｔｅｈｏｏａａｙｉｅｉｉｎｙ．ＴｈｅｍｅｏｏｏｓｐｒｕｓＴｉｒｉｙｐｅａｅｙｓｌ— ｇｌＯ２ａｅｍａｎｌｒｐｒｄｂｏｅ，ｈｙｒｔｅｍａ，ＥＩｄｏｈｒｌＳＡ，ｓｌｏｈｅｍａ，ａＯｏｏｖｔｒｌｎｄＳｎ，ｗｈｃｉｅｔｙａｅｔｉｓｓｒｃｕａｅｖｏ．ｉｈｄｒｃｌｆｃｔｔｕｔｒｌｂｈａｉｕｒＡｍｏｇｍａｙｍｅｈｄｓｈｏｖｔｅｍａｔｄｈｓｇｏｐｐｉａｉｎｐｏｐｅｔ．ＴｈｄｉｃｔｏｔｄｆＭｅｏｏｏｓＴｉｒｎｎｔｏ，ｔｅｓｌｏｈｒｌｍｅｈｏａｏｄａｌｃｔｏｒｓｃｓｅｍｏｆａｉｎｍｅｈｏｓｏｉｓｐｒｕＯ２ａｅｍａｎｌｔｌｅｅｎｓｄｐｎｉｙｍｅａｌｍｅｔｏｉｇ，ｎｎｅａｌｍｅｔｏｎｎａｉｕｓｌｍｅｔｏｎｏｍｔｌｅｅｎｓｄｐｉｇａｄｖｒｏｅｅｎｓｄｐｉｇ，ｅｃＴｈｐｅａａｉｎｆｆｖｕａｌｓ — ｔ．ｅｒｐｒｔｏｏａｏｒｂｅｍｅｏｐｏｏｕＯ２ｉｎｆｔｅｒｓａｃｔｓｏｓｒｓＴｉｓｏｅｏｈｅｅｒｈｈｏｐｔ．

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机物污染物的机理如下－：３ｊ光激发：ｉ２ｖ０＋ｈ — ｒｅＢｃ一＋ｈ Ⅷ ｌｉＯ｝＞ＴⅣ Ｈ・｛ＴＯｍ｝＞ｉＨ＞ｉＯＴＩＨｖ（）１（）２（）３
（）４
由于Ｔ０只能吸收太阳光中不足５ｉ，％的紫外光，发生光
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
式中，为表观一级速率常数，ｈｃ／Ｋ以。ｃ与ｔ的斜率给出；ｃ为有机污染物的初始浓度。
３光催化降解有机污染物的影响因素
３１光照强度．
时，电子从价带跃迁至导带，生成光生载流子（电子一空穴对）载流子会在ｉ２面和内部复合【，ｒ表０卜引。光催化降解有
能有效降解莠去津。ｘｕ等（研究了用Ｃ】ｅ和Ｇｄ改性的
ＴＩｉｌｌ
ｔｏ删ｉｆｎｅ
ｃｃｔｍｓａｄｐｏｐｃｈｓｒｈｏｅｔｉｆｐｏａｌｉｄｇａａｏｆ￣ｉｃｔｉｔ．ａｍｔｎｒｅｔｅｒｅｃｒｎｔｎｏｈｔｔｙｃｅｒｔｎｏｏｎｏｍｉｓｓｔｅａｉａｏｃｅａｔｄｉｇｒｃｏａｒｓｎｍ￣
关键词
Ｐｏｒｓｏ２ＰｏｏａａｙｉｅｒｄｔｎｏｇｎｃＣｏｔｍｉａｔｒｇｅｓｉｎｎｈｔｃｔｌｔＤｇａａｉｆＯｒａｉｎａｎｎｓｃｏ
ＨＵＪｎＷＡｕＮＧｉｕＣＨＥｕｓｇＸＹａｈａＪｉｋＮＧｏｏＵｎｕｎ
ＫｅｏｄＴｏｐｏｏａａｙｉｄｇａａｉｎｏｇｎｃｃｎａｎｔｙＷｒｓｉ２ｈｔｃｔｌｓｓｅｒｄｔｒａｉｏｔｏｍｉａｓｎ
０引言
２光催化降解有机污染物的动力学
有机污染物广泛存在于水、土壤和大气中，这些有机污染物大多数是有毒有害物质，些还有 “ 有三致 ” 用，作对生物安全和生态系统危害巨大，如二恶英、多氯联苯等难生物降解有机污染物… 。光催化是降解有机污染物的有效技术，１通过光能和化学能产生高活性羟基自由基（Ｏ，污染物最・Ｈ）使终转化为ｃ２Ｈ０、Ｏ、０一等，ｏ、２ＮｓＰｉ且无二次污染Ｊ２。
载流子的俘获：＋＞ＴｌＨ— ｈｉＯｖｅ－＋＞ＴＩＨ一ｉＯｖ
ｅ一＋＞Ｔ — ｉ
敏化反应。因此，如何利用太阳光进行光催化反应成为研究的热点。Ｃａｅｅ和盹ｌ［研究了用劳氏紫和伊红Ｙ改ｈｔｒｅｔｊ｝］
性的０在可见光下对莠去津的光降解，ｎ２发现在可见光下
５・４
・
工业安全与环保
ＩｄｓｉｌＳｆｔｎｖｒｎｎａｒｔｃｉｎｕｔａａｅｙａｄＥｎｉｏｍｅｔＰｅｔｒｌｏｎｅ
２１００年第３６卷第ｌ期２
ＤｃｍｂｒＯＯｅｅｅ１２
ＴＯ２催化降解有机污染物的研究进展＊ｉ光
ｐｏｏａｌｓｓｄｇａａｉｎｏｒａｉｏｔｍｉａｔ。ｄｇａａｉｎｋｎｔｃ，ａｅｔｇｆｔｒｎｄｔｅｎｗｅｔｒｇｅｓｉｈｔｃｔｙｉｅｒｄ・ｈｔｃｔｙｉｅｒｄｔｆｏｇｎｃｃｎａｎｓｅｒｄｔｉｅｉｓｆｃｉａｏｓａａｏｎｏｎｃｈｅｓｐｏｒｓｎｐｏｏａａｔｄｇａａｌｃ
胡俊王济奎陈国松徐炎华
（京工业大学南
摘要
南京２００）１０９
综述了该技术在国内外的研究现状，包括光催化机理、光催化降解有机污染物的机理、动力学、影响因素和光Ｔｉ光催化降解有机污染物
催化降解有机污染物的最新进展，并展望了该技术的研究方向。
光催化技术具有反应条件温和、操作简便和适用范围广等优点。本文综述了近年来光催化降解有机污染物的研究
光催化降解有机污染物符合Ｉｎｉ—Ｈｍｈｌｏｄｍ￣ｕｒｉｅｏ吸附ｗ
反应动力学模型［引。
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Ｌ（９）
式中，为光催化的反应速率；为反应物的浓度；为光照ｒｃｔ
（ａｊｇＵｉｒｔｏｅｎｌｙＮｉｅ２００）ＮｎｉｎｖｓｙｆＴｃｏｇ￣ｊ１０９ｎｅｉｈｏａ
ＡｂｔａｔＴｉａｅｅｃｂｓｔｅｄｇａａｉｎｏｒａｉｏｌｔｎｓｂｈｔａａｙｉ，ｉｃｕｉｇｔｅｂｓｃｐｎｉｌｈｔｃｔｌｓｓａｄｓｒｃｈｓｐｐｒｄｓｒｅｈｅｒｄｔｆｏｇｎｃｐｌａｔｙｐｏｏｔｌｓｓｎｌｄｎａｉｒｃｐｅｏｐｏｏａａｙｉｎｉｏｕｃｈｉｆ
时间；ｋ为光催化反应速率常数，ｍ・ｉ；３ｒｎＫ为Ｉｎｍｕ吸ａａｇｉｒ附常数。当ｃ１公式可简化为：《时，
ｌ￣＿ｌｏ＝ｌｌ＝
ａｔｐｐ
（０１）
进展，并展望了该领域的研究方向。
１ｉ２Ｔ０光催化降解有机污染物的机理光照射Ｔ０时，ｉ２当光子的能量超过半导体的禁带宽度