tio2 染料吸附机理
光催化降解罗丹明b的原理
光催化降解罗丹明b的原理
罗丹明b是一种常见的有机染料，广泛应用于纺织、皮革、印染等行业。
然而，由于其毒性较大，对环境和人体健康造成了一定的危害。
因此，研究罗丹明b的降解方法具有重要的意义。
其中，光催化降解是一种有效的方法。
光催化降解是利用光催化剂在光照下产生的活性物种，对有机污染物进行降解的过程。
在光催化降解罗丹明b的过程中，通常采用的光催化剂是二氧化钛（TiO2）。
当TiO2受到紫外光照射时，会产生电子空穴对，即TiO2（h+）和TiO2（e-）。
其中，TiO2（h+）是一种强氧化剂，可以氧化有机污染物，而TiO2（e-）则可以还原氧分子，产生氢氧自由基（•OH），进一步氧化有机污染物。
在光催化降解罗丹明b的过程中，罗丹明b分子首先吸附在TiO2表面，然后受到紫外光照射，产生电子空穴对。
TiO2（h+）氧化罗丹明b分子中的羰基和芳香环，产生一系列的中间产物，最终分解为CO2和H2O。
同时，TiO2（e-）还原氧分子，产生氢氧自由基（•OH），进一步氧化罗丹明b分子中的碳-碳双键和芳香环，产生一系列的中间产物，最终分解为CO2和H2O。
光催化降解罗丹明b的过程具有高效、无二次污染、易操作等优点。
但是，光催化降解的效率受到多种因素的影响，如光照强度、光催化剂的种类和负载方式、溶液pH值、有机污染物的浓度和种类等。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行优化。
光催化降解是一种有效的罗丹明b降解方法，具有广泛的应用前景。
未来，我们还需要进一步研究光催化降解的机理和优化方法，以提高其降解效率和稳定性，为环境保护和人类健康做出更大的贡献。
锐钛型TiO2在紫外光吸附脱硫中的机理研究
第32卷第6期2020年11月常州大学学报(自然科学版)Journal of Changzhou University(Natural Science Edition)Vol.32No.6Nov2020doi：10.3969/j.issn.2095-0411.2020.06.003锐钛型TiO2在紫外光吸附脱硫中的机理研究孙雪妮1,迟名扬2,TATARCHUK Bruce2#谢婷婷1,王晗萤1#王俊1，韶晖1(1.常州大学石油化工学院，江苏省绿色催化材料与技术重点实验室，江苏常州213164；2.奥本大学，阿拉巴马奥本36849)摘要：以锐钛型TiO2为吸附剂，采用固定床进行穿透实验，分别考察TiO2在传统无光及新型紫外光辅助工艺中的脱硫性能，然后根据穿透曲线计算得出吸附剂在不同操作条件下的穿透硫容量和饱和硫容量°结果表明紫外光辅助吸附脱硫技术能显著提高TiO2对于模拟燃料油和JP8重型煤油型燃油的吸附脱硫性能。
之后采用荧光光谱仪和X射线光电子能谱仪(XPS)考察表面活性基团的形成路径，最后采用原位红外光谱技术(/-t IR)以正辛烷和苯并噻吩为探针分子，考察紫外光下有机硫化物与活性位的结合机理。
表征结果显示：紫外光激发的羟基自由基能与晶格氧、桥联羟基及化学吸附水发生反应，生成大量的活性端羟基，有利于吸附脱硫。
在紫外光辅助吸附脱硫过程中，烷烃和有机硫化物较稳定，不发生光催化氧化反应，大部分苯并噻吩可与活性端羟基形成%耦合，少部分噻吩的苯环与端羟基以氢键相结合，从而被吸附脱除。
关键词：吸附脱硫;紫外光；TiO2；羟基自由基;苯并噻吩中图分类号:TQ202文献标志码:A文章编号：2095-0411(2020)06-0015-07 Mechanism of Anatase TiO2During UV Adsorptive DesulfurizationSUN Xueni1#CHI Mingyang2#TATARCHUK Bruce2#XIE Tingting1#WANG Hanying1#WANGJun1#SHAO Hui1(1SchoolofPetrochemicalEngineering#JiangsuKeyLaboratoryofAdvancedCatalyticMaterialsand Technology#Changzhou University#Changzhou213164,China; 2.Auburn University#Auburn 36849#USA)Abstract：Breakthrough experiments were carried out using anatase TiO2astheadsorbent Sulfurre-movalperformancesofTiO2werestudiedduringtraditionalnon-UVandnovelUV-assistedadsorptivedesulfurization(ADS)techniques individually.The breakthrough and saturation capacities of the ad-收稿日期：2020-09-24o基金项目：国家自然科学基金资助项目(21706017)；江苏省绿色催化材料与技术实验室开放课题基金资助项目(BM2012110)作者简介：孙雪妮(1986—),女，江苏苏州人，博士，讲师。
二氧化钛掺杂改性及表面分子吸附的理论研究
二氧化钛掺杂改性及表面分子吸附的理论研究 由于能源和环境危机,寻找可持续和可再生能源已成为一项紧迫的任务。二氧化钛是常见的半导体金属氧化物,由于其化学性稳定、氧化能力强、无毒以及成本低而受到越来越多的关注。 掺杂改性是在一定程度上改善金红石二氧化钛光催化性能的有效手段。除了常见的金红石二氧化钛外,TiO2-B由于其在锂离子电池、染料敏化太阳能电池中的潜在应用而受到越来越多的关注,其中TiO2-B表面稳定性和活性最为引人关注。 本文基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了在富氧环境下Nb原子掺杂金红石二氧化钛以及乙酸在不同TiO2-B表面的吸附。主要研究结果如下:一、通过密度泛函理论的第一性原理计算,我们提出并研究了多种Nb掺杂金红石TiO2模型的结构和电子性质。 计算表明:1).尽管NbTi,2(NbTi)和NbTi+Oi体系中的带隙很小,但是掺杂引入的间隙态将成为电子-空穴复合中心,导致光催化效率降低。然而,对于2(NbTi)+Oi构型,间隙态主要位于价带的顶部,电子-空穴复合将被抑制,从而导致相对较高的光催化效率。 2).基于电荷补偿理论,在2(NbTi)+Oi模型中,过渡金属Nb原子上的两个电子恰好补偿了间隙氧原子上相同数量的空穴,这种供体-受体共掺杂不仅可以抑制电子-空穴复合,而且可以保持减小的带隙,这表明2(Nb Ti)+Oi掺杂模型比纯TiO2具有更高的光催化活性。3).间隙氧原子在控制Nb原子的价态中起着至关重要的作用,它可以产生有利的电荷补偿效应。 二、通过密度泛函理论计算研究了乙酸在不同TiO2-B表面（即（001）,（110）,（010）,（100）面）的吸附结构和性质以及它们之间的相互作用。研究内容主要包括不同晶面表面特征、静电势分布、吸附结构、电子性质等。 其中吸附构型我们考虑了非解离和解离模式。计算结果表明:1).从能量上来看,解离模式具有明显的吸附优势。 2).吸附构型不仅与匹配的界面结构相关,而且与表面静电势分布以及路易斯酸（Ti*）和碱（O*）位点的静电势大小相关。3).TiO2-B（010）和TiO2-B（100）表面在路易斯酸和碱位点之间存在巨大的静电势振荡,这种振荡静电势提供额外的驱动力以促进乙酸解离。 4).乙酸在TiO2-B（010）和TiO2-B（100）面上的吸附能非常相似,因此吸附过程对这两个特定表面没有选择性。
TiO2表面吸附三氟乙酸的理论研究的开题报告
TiO2表面吸附三氟乙酸的理论研究的开题报告一、研究背景三氟乙酸是一种广泛使用的有机酸。
它主要用作工业过程中的溶剂和反应中的催化剂。
三氟乙酸具有高毒性和长期性，因此，对其在环境中的行为进行了广泛的研究。
传统的处理方式是通过化学氧化或紫外光氧化的方式来降解三氟乙酸。
但是，这些方法通常会产生较多的副产物，成本也比较高。
近年来，利用吸附材料去除三氟乙酸变得越来越受欢迎。
其中，二氧化钛（TiO2）是一种常见的吸附剂，因其表面化学性质的稳定性和多孔性质。
然而，当前对TiO2表面吸附三氟乙酸的研究并不多，尤其缺乏基于分子模拟的计算结果。
因此，本文将采用理论计算方法，研究三氟乙酸分子在TiO2表面的吸附行为，并进一步探讨影响吸附的因素，包括pH值和TiO2表面的晶面等。
二、研究目的本文旨在探究TiO2表面吸附三氟乙酸的基本机理，包括吸附位点、吸附能力和吸附后的结构变化。
同时，研究pH值和TiO2表面晶面对三氟乙酸吸附的影响。
三、研究内容（1）构建TiO2表面模型：选择不同晶面（如110、100、001）的TiO2表面结构，通过分子动力学（MD）方法得到表面的结构参数，以构建表面模型。
（2）体系优化：将三氟乙酸分子吸附在TiO2表面上，通过密度泛函理论（DFT）和其它量子化学方法，对体系进行优化和计算，得到吸附位置和吸附能。
（3）研究pH值的影响：模拟不同pH值下，TiO2表面吸附三氟乙酸的变化，探究pH值对吸附的影响。
（4）研究TiO2表面晶面的影响：通过模拟不同的TiO2表面晶面结构，比较吸附特性的异同，探究表面晶面对三氟乙酸吸附的影响。
四、预期成果（1）通过计算得出三氟乙酸在TiO2表面吸附的最稳定的位置和吸附能。
（2）探究pH值和晶面对三氟乙酸吸附的影响。
（3）揭示TiO2表面吸附三氟乙酸的基本机理。
（4）为TiO2吸附三氟乙酸的应用提供理论支持。
五、研究难点（1）TiO2表面吸附三氟乙酸的复杂机理；（2）pH值和TiO2表面晶面对吸附的影响的研究；（3）在计算过程中，要考虑到原子间的共振和极化作用等因素的影响。
Tio2的光催化性能研究
TiO2的光催化性能研究摘要：主要介绍二氧化钛的光催化原理，基本途径，以及光催化剂的结构特性和影响因素，还讲述了关于二氧化钛的光催化应用。
关键字：二氧化钛光催化光催化剂二氧化钛，化学式为TiO，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外2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。
1 TiO的基本性质21.1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功函数：5.58eV2TiO2的光催化作用2.1光催化作用原理二氧化钛是一种N型半导体材料，锐钛矿相TiO2的禁带宽度Eg =3.2eV，由半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度E g的关系式：λg (nm)=1240/Eg(eV)可知：当波长为387nm的入射光照射到TiO2上时，价带中的电子就会发生跃迁，形成电子-空穴对，光生电子具有较强的还原性，光生空穴具有较强的氧化性。
在半导体悬浮水溶液中，半导体材料的费米能级会倾斜而在界面上形成一个空间电荷层即肖特基势垒，在这一势垒电场作用下，光生电子与空穴分离并迁移到粒子表面的不同位置，还原和氧化吸附在表面上的物质。
TiO2光催化原理和应用
TiO2光催化原理及应用一.前言在世界人口持续增加以及广泛工业化的过程中，饮用水源的污染问题日趋严重。
根据世界卫生组织的估计，地球上22% 的居民日常生活中的饮用水不符合世界卫生组织建议的饮用水标准。
长期摄入不干净饮用水将会对人的身体健康造成严重危害, 世界范围内每年大概有200 万人由于水传播疾病死亡。
水中的污染物呈现出多样化的趋势，常见的污染物包括有毒重金属、自然毒素、药物、有机污染物等。
常规的饮用水净化技术有氯气、臭氧和紫外线消毒以及过滤、吸附、静置等，但是这些方法对新生的污物往往不是非常有效，并且可能导致二次污染。
包括我国在内世界范围内广泛应用的氯气消毒法，可能在水中生成对人类健康有害的高氯酸盐。
臭氧消毒是比较安全的消毒方法，但是所需设备昂贵；而紫外线消毒法需要能源支持，并且日常的维护都需要专业的技术人员；吸附法一般需要消耗大量的吸附剂，使用过的吸附剂一般需要额外的处理。
这些缺点限制了它们的应用范围，迫切需要发展一种高效、绿色、简单的净化水技术。
自然界中，植物、藻类和某些细菌能在太阳光的照射下，利用光合色素将二氧化碳（或硫化氧）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）。
这种光合作用是一系列复杂代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。
光化学反应的过程与植物的光合作用很相似。
光化学反应一般可以分为直接光解和间接光解两类。
直接光解为物质吸收能量达到激发态，吸收的能量使反应物的电子在轨道间的转移，当强度够大时，可造成化学键的断裂，产生其它物质。
直接光解是光化学反应中最简单的形式，但这类反应产率一般较低。
间接光解则为反应系统中某一物质吸收光能后，再诱使另一种物质发生化学反应。
半导体在光的照射下，能将光能转化为化学能，促使化合物的合成或使化合物(有机物、无机物)分解的过程称之为半导体光催化。
半导体光催化是光化学反应的一个前沿研究领域，它能使许多通常情况下难以实现或不可能进行的反应在比较温和的条件下顺利进行。
TiO2综述
纳米TiO2的性能、应用及其制备方法综述摘要：纳米TiO2具有独特的光催化性、优异的颜色效应以及紫外线屏蔽等功能,在光催化剂、化妆品、抗紫外线吸收剂、功能陶瓷、气敏传感器件等方面具有广阔的应用前景。
国内外文献对纳米TiO2的性质、应用及其制备方法进行了大量的性能、应用及制备方法研究进行了综述。
的研究报道, 本文对有关纳米TiO2关键字：纳米TiO2、性能、应用、制备一、简介：纳米二氧化钛，亦称纳米钛白粉。
从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在100纳米以下，其外观为白色疏松粉末。
具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效，可用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。
二、分类：①、按照晶型可分为:金红石型纳米钛白粉和锐钛型纳米钛白粉。
②、按照其表面特性可分为:亲水性纳米钛白粉和亲油性纳米钛白粉。
③、按照外观来分：有粉体和液体之分，粉体一般都是白色，液体有白色和半透明状。
三、纳米TiO2的性能：纳米TiO2除了具有与普通纳米材料一样的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等外, 还具有其特殊的性质, 尤其是催化性能。
3. 1 基本物化特性纳米TiO2有金红石、锐钛矿和板钛矿3种晶型。
金红石和锐钛矿属四方晶系, 板钛矿属正交晶系,一般情况下,板钛矿在650℃转变为锐钛矿,锐钛矿915℃转变为金红石。
结构转变温度与TiO2颗粒大小、含杂质及其制备方法有关,颗粒愈小,转变温度愈低,锐钛型纳米TiO2向金红石型转变的温度为600℃或低于此温度。
纳米TiO2化学性能稳定,常温下几乎不与其它化合物反应,不溶于水、稀酸,微溶于碱和热硝酸,不与空气中CO2、SO2、O2等反应,具有生物惰性和热稳定性,无毒性[1]。
3. 2光催化性3.2.1光催化原理纳米TiO2是一种n型半导体材料,禁带宽度较宽,其中锐钛型为3.2eV,金红石型为3.0eV,当它吸收了波长小于或等于387.5nm 的光子后,价带中的电子就会被激发到导带,形成带负电的高活性电子e-,同时在价带上产生带正电的空穴h+,吸附在TiO2表面的氧俘获电子形成•O2-,而空穴则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有强氧化性的•OH,反应生成的原子氧、氢氧自由基都有很强的化学活性, 氧化降解大多数有机污染物,同时空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的有机物质中的电子,使原本不吸收光的物质被直接氧化分解,这两种氧化方式可能单独起作用也可能同时起作用,对于不同的物质两种氧化方式参与作用的程度有所不同[2]。
二氧化钛光催化原理
TiO 2光催化氧化机理TiO 2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 ）图1T Tift 光电效应示意图diagram of photo&lectric transfer effect on TiQ如果把分散在溶液中的每一颗TiO 2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 TiO 2表面不同的位置。
TiO 2表面的光生电子e-易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，而空穴 h +则可氧化吸 附于TiO 2表面的有机物或先把吸附在TiO 2表面的OH 和口H 2C 分子氧化成-OHl 由基，・OH 自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化水中绝大部分的有机物及无机污染 物，将其矿化为无机小分子、 反应过程如下： 反应过程如下：由机理反应可知,TiO 2光催化降解有机物，实质上是一种自由基反应。
Ti0 2光催化氧化的影响因素1、试剂的制备方法常用Ti0 2光催化剂制备方法有溶胶一凝胶法、沉淀法、水解法等。
不同方法制 得的Ti0 2粉末的粒径不同，其光催化效果也不同。
同时在制备过程中有无复合，有 无掺杂等对光降解也有影响。
Ti0 2的制备方法在许多文献上都有详细的报道， 这里 ；而价带中则相应地形成光生空穴（h +），如图1-1所示。
F IR . 1-1. Schematic + -TiO 2 + hv T h +e (3) + - h +e — ＞热能 (4) + h + OH- T OH (5)+ h + H 20 T + OH + H (6) e- +O 2 T 02 (7)O 2 + H+ T HO 2 - (8) 2 H 2O T O 2 + H 2O 2 (9) H 2O 2 + 02 + T OH + H + 02 (10)CO 和HO 等无害物(11) (12)OH + dye - -• CO 2 + H 2OH + dye T — CO 2 + H 2O就不再赘述。
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tio2染料吸附机理
二氧化钛（TiO2）的染料吸附机理主要包括物理吸附和化学吸附。
在物理吸附中，染料分子通过范德华力和静电力吸附在二氧化钛表面上。
二氧化钛表面具有丰富的孔隙结构，能够通过物理吸附将污染物质吸附在其表面或孔隙中。
在化学吸附中，染料分子通过形成化学键或氢键与二氧化钛表面的卤素离子或羟基结合在一起。
这些化学键和氢键的形成使得染料与二氧化钛表面形成稳定的染料分子层，形成染料敏化太阳能电池的光电转换界面。
此外，二氧化钛在紫外线的照射下能够产生激发态电子和空穴，这些激发态电子和空穴会与吸附在表面或孔隙中的污染物发生化学反应，实现污染物的分解和氧化去除。
总的来说，二氧化钛的染料吸附机理多种多样，能够对不同类型的污染物进行有效的去除和净化。
但在实际应用中，需要根据污染物的特点、环境条件等进行合理的选择和设计，才能发挥其最佳效果。