氮掺杂的二氧化钛可见光光催化降解亚甲基蓝
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net第29卷第1期2010年1月大连工业大学学报JournalofDalianPolytechnicUniversityVol.29No.1Jan.2009文章编号:167421404(2010)0120036203
氮掺杂的二氧化钛可见光光催化降解亚甲基蓝
张秀芳, 董晓丽, 马 春, 张新欣(大连工业大学化工与材料学院,辽宁大连 116034)摘要:采用气相法,以氨气为氮源,制备了氮掺杂的二氧化钛(N/TiO2)。紫外可见分光光度仪(DRS)测定结果表明,掺氮前后,TiO2的禁带宽度分别为3.09和2.98eV,掺氮使TiO2的吸收光谱发生了红移。N/TiO2的可见光光催化降解亚甲基蓝的实验显示,反应的最佳条件为:亚甲基蓝的初始质量浓度为30mg/L,pH为5.2。在最佳条件下,反应5h后,亚甲基蓝的脱色率为96.6%。动力学研究证明,该反应符合拟一级反应,动力学常数为0.717h-1。关键词:TiO2;氮掺杂;可见光;亚甲基蓝中图分类号:X703.1文献标志码:APhotocatalyticdegradationofmethylenebluewithnitrogendopedTiO2undervisiblelight
ZHANG Xiu2fang, DONG Xiao2li, MA Chun, ZHANG Xin2xin(SchoolofChemistryEngineering&Material,DalianPolytechnicUniversity,Dalian161134,China)Abstract:NitrogendopedTiO2(N/TiO2)wasfabricatedbygasmethodwithNH3asnitrogensource.Diffusedreflectancespectroscopy(DRS)showedthatthebandgapofTiO2andN/TiO2was3.09and2.98eVrespectively,suggestedthatNdopingmadetheadsorptionspectrumaredshift.Theoptimumconditionisasfollows:theoriginalconcentrationofmethyleneblue,30mg/L;pH,5.2.Theremovalrateofmethyleneblue(MB)withN/TiO2inphotocatalyticprocessfor5hwas96.6%undervisiblelight.Thereactionfollowedthepreudo2firstlevelkineticsmodelandthereactionrateconstantwas0.717h-1.Keywords:TiO2;N2doped;visiblelight;methyleneblue(MB)
收稿日期:2009204223.基金项目:辽宁省教育厅科学技术基金资助项目(230135);大连市科技计划项目(2006E21SF084).作者简介:张秀芳(19732),女,副教授.0 引 言光催化降解污染物技术是利用半导体材料在光照下能受激活,产生高活性自由基,氧化进而消除污染物。从1972年日本学者Fujishima和Honda[1]发现TiO2电极在紫外光照下光催化分解水以来,关于TiO2材料的研究引起了广泛的关注。但TiO2的禁带宽度较大(3.0～3.2eV),只能利用一小部分的太阳光谱。为了利用太阳光,可见光响应的催化剂的开发是非常必要的。TiO2的阴离子掺杂改性是制备可见光催化剂较有效的途径。Asahi等[2]认为阴离子掺杂能够在TiO2的带隙间产生能吸收光的能级;掺杂后的导带能级最小值,包括次级的混合状态,和TiO2一样高或者高于H2/H2O2的电位,能够保证催化剂的光还原活性;新带隙的状态和TiO2的带隙状态相互交迭,保证在光生载流子的生命周期内将其传递至催化剂表面的反应中心上。许多学者[327]通过氮掺杂实现了TiO2的可见光响应。非金属元素掺杂TiO2的制备方法主要包括磁控溅射法、加热法、溶胶凝胶法、机械化学法和气相渗入法等。染料废水因其具有色度高、毒性强、难降解等特点,成为水处理研究的热点。本文以气相渗入法制备了N/TiO2催化剂,并以亚甲基蓝(MB)为模型污染物,考察N/TiO2可见光催化降解染料废水的性能。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net1 实 验1.1 试 剂钛酸四丁酯、乙醇、盐酸、MB均为分析纯。1.2 仪 器紫外可见分光光度计,UV2550,日本;721分光光度计,上海第三分析仪器厂;管式炉;VL2503台式离心机,上海安亭科学仪器厂;恒温磁力搅拌器,金坛市华峰仪器有限公司。1.3 掺氮二氧化钛(N/TiO2)纳米颗粒的制备将23.5mL钛酸四丁酯溶入200mL乙醇中,搅拌30min形成溶液A;将15g4.4mL/LHCl溶入20mL乙醇中,形成溶液B。将溶液B滴加至溶液A中,于空气中反应60min。将所得溶胶陈化后,所得凝胶在500℃下煅烧2h,得到TiO2粉末。将TiO2粉末放入管式炉中,通氨气,以15℃/min的速度从室温升至500℃,保持10min。1.4 降解实验取50mL一定浓度的MB溶液加入烧杯中,加入0.1g光催化剂,于暗室中磁力搅拌0.5h使催化剂保持均匀悬浮态,达到吸附平衡。以500W氙灯为光源,在烧杯和光源之间加400nm滤波片,将波长小于400nm的光滤掉。反应一定时间取样,离心分离,取上清液,用紫外可见分光光度计在665nm处测量吸光度。甲基蓝的脱色率用如下公式计算:D=C0-CtC0×100%式中,D为降解率,%;C0为甲基蓝的初始质量浓度,mg/L;Ct为降解t时间后甲基蓝的质量浓度,mg/L。
2 结果与讨论
2.1 DRS分析TiO2和N/TiO2的紫外可见吸收光谱见图1。掺氮后,TiO2吸收光谱发生了明显的红移,且在可见光区的吸收明显增强。TiO2和
图1 TiO2和N/TiO2的紫外可见吸收光谱Fig.1 UV2visdiffusereflectancespectroscopyofTiO2andN/TiO2N/TiO2的禁带宽度可由Kubelka2Munk公式αhv=A(hv-Eg)n/2计算。对于TiO2这类直接跃迁型半导体,n取1。计算结果如图2所示。TiO2和N/TiO2的禁带宽度分别为3.09和2.98eV,说明掺杂氮后,TiO2的禁带宽度变小了。这可能是由于氮元素取代了TiO2晶格中的氧造成的。
图2 TiO2和N/TiO2的禁带宽度计算示意图Fig.2 CalculationofthebandgapbyKubelka2Munkfunction图3为脱色率随MB初始质量浓度变化曲线。从图3可以看出,MB的初始质量浓度对其脱色率影响较大。MB的初始质量浓度为30mg/L时,去除率最高。根据描述非均相光催化反应的基本动力学规律的L2H方程可知,当反应物质量浓度很低时,反应物分子在催化剂表面未达到饱和吸附,此时反应物质量浓度增加,反应速度就会提高。当反应物初始质量浓度达到一定
图3 脱色率随MB初始质量浓度变化曲线Fig.3 TheremovalratevstheoriginalconcentrationofMB73第1期张秀芳等:氮掺杂的二氧化钛可见光光催化降解亚甲基蓝
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net数值时,由于质量浓度越高光穿透溶液的能力越弱,能参与光催化氧化反应的光子数量越少,因此,质量浓度升高会导致脱色率下降。MB脱色率随pH变化曲线见图4。由图4可见,反应液初始pH对MB脱色率影响较大。反应液pH从3逐渐增大,MB的脱色率逐渐增加;当pH=5.2时,脱色率最大;之后随着pH值
图4 MB脱色率随pH变化曲线Fig.4 TheremovalrateofMBvspH变大,脱色率降低。原因是pH影响TiO2表面的带电状态和亚甲基蓝的存在形式。TiO2的等电点大约为6,反应液pH小于等电点时,TiO2表面带正电荷,有利于光生电子向表面迁移与吸附的O2结合生成・OH,进而促进氧化底物,提高光催化速率。反应液pH大于等电点时,TiO2表面带负电荷,有利于空穴向表面迁移与水结合生成・OH。但pH过高或过低,・OH的生成会受到抑制。且甲基蓝在酸性条件下的酮式结构比中性、碱性条件下的偶氮结构易降解。图5(a)为在N/TiO2可见光光催化过程中,MB质量浓度随时间变化曲线。反应条件为初始质量浓度30mg/L,pH为5.2。该曲线表明,随着反应时间的不断增长,MB的脱色率不断增加。反应5h后,MB的脱色率为96.6%。以ln(C0/Ct)对时间作图(图5(b)),回归得一条直线,R=0.985,线性较好,因此,该反应符合拟一级动力学模型。反应常数为0.717h-1。
3 结 论采用气相法,以氨气为氮源,成功制备了N/TiO2。氮掺杂使TiO2的禁带宽度变窄,实现了TiO2的可见光响应。在可见光条件下,反应5h后,N/TiO2光催化降解MB脱色率为96.6%。该反应符合拟一级动力学模型,反应常数为0.717h-1。N/TiO2较好的可见光催化降解染料的能力将使其在太阳光光催化降解难降解污染物的领域具有广泛的应用前景。
参考文献:
[1]FUJISHIMAA,HONDAK.Electrochemicalpho2tolysisofwateratasemiconductorelectrode[J].Na2ture,1972,238:37238.[2]ASAHIR,MORIKAWAT,OHWAKIT,etal.Visible2lightphotocatalysisinnitrogen2dopedtitani2umoxides[J].Science,2001,293:2692271.[3]SATOS.PhotocatalyticactivityofNOx2dopedTiO2inthevisiblelightregion[J].ChemicalPhysicsLet2ters,1986,123(122):1262128.[4]IRIEH,WATANABEY,HASHIMOTOK.Nitro2gen2concentrationdependenceonphotocatalyticactiv2ityofTiO2-xNxpowders[J].JournalofPhysicalChemistryB,2003,107(23):548325486.[5]IHARAAT,MIYOSHIM,IRIYATNAYetal.Visible2light2activetitaniumoxidephotocatalystreal2izedbyanoxygen2deficientstructureandbynitrogendoping[J].AppliedCatalysisB:Environmental,2003,42(4):4032409.[6]MOZIAS,TOMASZEWSKAM,KOSOWSKAB,etal.Decompositionofnonionicsurfactantonani2trogen2dopedphotocatalystundervisible2lightirradia2tion[J].AppliedCatalysisB:Environmental,2005,55:1952200.[7]KOSOWSKAB,MOZIAS,MORAWSKIAW,etal.ThepreparationofTiO22nitrogendopedbycal2cinationsofTiO2・xH2Ounderammoniaatmosphereforvisiblelightphotocatalysis[J].SolarEnergyMa2terialsandSolarCells,2005,88:2692280.83大 连 工 业 大 学 学 报第29卷
改性纳米二氧化钛光催化降解水中微量溶解性亚甲基蓝
改性纳米二氧化钛光催化降解水中微量溶解性亚甲基蓝
刘彦平;郝利辉
【期刊名称】《石化技术与应用》
【年(卷),期】2008(026)002
【摘 要】以TiCl4,(NH4)2SO4为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了SO2-4/TiO2光催化剂,利用X射线衍射仪对所制备试样进行了表征,并将其用于光催化降解水中微量亚甲基蓝.结果表明,SO2-4离子的掺杂修饰,使纳米TiO2结构明显改善.确定出亚甲基蓝溶液降解的最佳工艺条件为:紫外光照射下,在石英试管中,亚甲基蓝的初始浓度为6～9 mg/L,催化剂投加量为1.0～1.5 g/L.
【总页数】4页(P124-127)
【作 者】刘彦平;郝利辉
【作者单位】中国石油兰州石化分公司,合成橡胶厂,甘肃,兰州,730060;中国石油吉林石化分公司,生产运行处,吉林,吉林,132021
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ134.1+1
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孟跃; 薛继龙; 夏盛杰; 倪哲明 4.纳米二氧化钛光催化降解亚甲基蓝的研究 [J], 韩琳;廖立兵;陈向荣;万印华
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亚甲基蓝溶液的光催化脱色及降解
亚甲基蓝溶液的光催化脱色及降解
亚甲基蓝溶液是一种常用的染料，其结构中含有苯环和芳香基，在光照射下会发生光催化脱色和降解的过程。这种过程的机理是，光照射下亚甲基蓝溶液中的染料分子会受到光能的作用，产生电子-空穴对，使染料分子的结构发生变化，最终导致染料的脱色和降解。
在实验中，我们可以通过以下步骤来研究亚甲基蓝溶液的光催化脱色和降解过程：
准备所需的材料：亚甲基蓝溶液、光源、滤纸、蒸馏水等。
将亚甲基蓝溶液倒入实验瓶中，并在溶液表面放置一张滤纸。
将实验瓶放置在光照射下，开始实验。
观察溶液的颜色变化情况，记录实验过程中的温度、光照强度等参数。
在实验结束后，取出滤纸，用蒸馏水冲洗并擦干。
通过观察滤纸的颜色变化情况，可以判断亚甲基蓝溶液的脱色程度。 通过测量溶液中亚甲基蓝的含量，可以判断亚甲基蓝的降解情况。
通过上述步骤，我们就可以了解亚甲基蓝溶液在光照下的光催化脱色和降解情况。这对于研究和利用光催化技术处理废水具有重要意义。
氮掺杂氧化钛纳米晶的制备及其可见光催化性能研究
第２８卷第３期 ２００７年９月 《陶瓷学报》 ＪｏＵＲＮＡＩ ｏＦ ＣＥＲＡＭＩＣＳ Ｖｏ１．２８．Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２００７
文章编号：１０００—２２７８（２００７）０３—０１９１—０４
氮掺杂氧化钛纳米晶的制备及其可见光催化性能研究
王竹梅 李月明 廖润华 朱棉霞 洪燕
（景德镇陶瓷学院，３３３００１）
摘要 以钛酸四丁酯为钛源，与尿素混合制成含氮前驱体，于一定温度的空气气氛下煅烧２小时，制得掺氮ＴｉＯ 光催化剂。用ＴＥＭ 和ＸＲＤ等手段对制备的掺氮氧化钛进行了表征，并对其可见光照射下的光催化性能进行了测试。结果表明，４００℃－６０ｏ￣ｃ煅烧温 度下的样品为锐钛矿型，７００℃煅烧温度下锐钛矿相开始向金红石相转变。掺杂氮是以化学键形式掺入Ｔｉ（）２品格的，含量约为 ３％，并随煅烧温度的升高而略有降低，６００＇ｔ２煅烧温度下的样品可见光催化活性最强，在波长不低于４００ｎｍ的可见光作用下，对亚 甲基蓝的４小时降解率超过８０％。 关键词氮掺杂，氧化钛，光催化，可见光 中图分类号：ＴＱ１７４．７５文献标识码：Ａ
１引言
二氧化钛作为紫外光激发的光催化剂，在污染
物的矿化和分解方面具有很高的活性【ｌ】，且无毒无污 染、不溶解于水、价格低廉，所以具有广阔的应用前
景。但是太阳光中紫外光能仅占太阳能的３－５％左 右，这使得其光催化性能在实际应用中遇到了很大的 障碍，大大限制该技术的应用。因此如何使其光响应
波长扩展到可见光区以及制备具有高量子产率光催 化剂是目前研究的重点。通过对氧化钛进行表面贵
金属沉积１２］、金属离子掺杂【３】或光敏化闱等方法引入杂 质或缺陷，可改善ＴｉＯ。的光吸收，提高稳态光降解量 子效率及光催化效能，但效果均不太理想。目前对氧
化钛的掺杂方法集中在阴离子掺杂，其中氮元素掺杂
被认为具有较好的可见光催化活性翻。早在１９８６年， Ｓａｔｏ等阐已经发现氮的引入能够使二氧化钛产生可
见光催化活性。２００１年，Ａｓａｈｉ等［７１在Ｓｃｉｅｎｃｅ上首次 提出了氮掺杂取代二氧化钛中少量晶格氧，使二氧化
氮掺杂二氧化钛制备及掺杂机理研究进展
第２５卷第４期
Ｖｏ１．２５ Ｎｏ．４ 重庆工商大学学报（自然科学版）
Ｊ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｕｎｉｖ．（Ｎａｔ Ｓｅｉ Ｅｄ） ２００８年８月
Ａｕｇ．２００８
文章编号：１６７２—０５８Ｘ（２００８）０４—０４０８—０５
氮掺杂二氧化钛制备及掺杂机理研究进展
侯苛山，郑旭煦 ，李小红
（重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆４０００６７）
摘要：综述了国内外氮掺杂二氧化钛的光催化剂性能及提高可见光响应效率的最新进
展，分析了氮掺杂二氧化钛的制备方法和掺杂机理，指出了通过对Ｎ掺杂ＴｉＯ：的掺杂机理进行
系统的研究，可以揭示Ｎ掺杂ＴｉＯ：的真实反应机理。 关键词：二氧化钛；氮掺杂；机理
中图分类号：Ｏ ６４４ 文献标识码：Ａ
自１９７２年Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ和Ｈｏｎｄａ【１１报道利用ＴｉＯ 单晶电极光解水的实验结果以来，因其具有良好的化
学稳定性、机械稳定性、耐光腐蚀、低廉无毒等特性，被广泛地应用于抗污涂料、杀菌、太阳能敏化电池和 光催化处理环境污染物等 众多领域，故纳米半导体的光催化剂研究引起了世界各国学者的广泛关注。
但是，ＴｉＯ：目前在实际应用中仍存在很多困难，阻碍其应用的一个重要因素就是激发光波长问题。由于
ＴｉＯ：半导体禁带宽度较宽为３．２ ｅＶ，其对应的波长为３８７ ｎｍ，属于紫外光区，而紫外光只占到达地球表面
太阳光的３％一４％，在太阳光谱中占绝大多数的可见光部分（能量约占４５％）未得到有效利用ｐ 。在
１９８６年Ｓａｔｏ等 就发现氦的引入可使ＴｉＯ：具有可见光活性，但是十几年来一直没有引起人们的重视，直
到２００１年Ａｓａｈｉ［７ 在Ｓｃｉｅｎｃｅ上报道了氮替代少量的晶格氧可以使ＴｉＯ：的带隙变窄，在不降低紫外光下
活性的同时，使ＴｉＯ：具有可见光活性，才掀起了非金属元素掺杂ＴｉＯ：的热潮。
１ Ｎ掺杂ＴｉＯ２的主要制备方法
（１）溅射法。溅射是在真空下电离惰性气体形成等离子体，离子在靶偏压的吸引下，轰击靶材，溅射 出靶材离子沉积到基片上。磁控溅射利用交叉电磁场对二次电子的约束作用，使二次电子与工作气体的
光催化剂载体的分类及其应用发展
光催化剂载体的分类及其应用发展
发表时间：2020-12-01T06:17:17.688Z 来源：《中国科技人才》2020年第22期 作者： 杜含笑 秦辰伟 张泽 陈芳 赵晓炜 李锋锋*[导读] 近年来，为解决废水的降解，已经发展了很多治理技术，常见的有化学法，物理法等。
华北理工大学材料科学与工程学院；河北省（唐山）陶瓷产业技术研究院；
华北理工大学新材料产业技术研究院 河北唐山 063000
摘要：近年来，为解决废水的降解，已经发展了很多治理技术，常见的有化学法，物理法等。光催化技术由于其热稳定性好，物美价廉，得到广泛应用，但是光催化技术中催化剂粉末难分离，易失活限制其使用范围，故采用载体提高光催化活性性能和回收率。
关键词：光催化，载体，回收率，发展；
1.前言
随着工业的大力发展，能源匮乏、环境污染日益加重，能源与环境问题是当代面临的两大主题。在解决两大问题过程中，光催化崭露头角，作为一种极具魅力的技术被广泛研究。光催化是一种具有反应条件温和、净化效果较好的工艺手段[1]。而一些纳米光催化剂，例如TiO2，粒径小，光生电子-空穴对复合率高，比表面积小，易于悬浮，凝聚，活性不稳定，循环利用困难，并且分离回收之后的光催化剂也会有所损失，活性也有所降低。在保证光催化性能的前提下，采用催化剂负载提高催化剂催化性能并且提高回收利用率[2-4]。为了有效解决以上问题，本文就典型的光催化剂载体进行分类综述，分析其特点性能，并且指出其未来应用发展方向。
2.光催化剂负载的分类及性能
光催化剂载体按大的分类，可分为无机载体和有机载体。
2.1硅基类载体
硅基载体包括SiO2，硅酸盐化合物以及衍生出来的硅酸盐产品等，种类繁多，易于获取、性质稳定，是良好的光催化剂载体。
2.1.1玻璃
常用的硅酸盐玻璃类载体有玻璃纤维，平板玻璃，微型玻璃珠等。Hui等[5]在多孔微型玻璃珠上重复涂覆g-C3N4，550℃下煅烧，达到12wt%催化剂负载量。在可见光的照射下，将所制备的黄色珠粒用以甲基橙的光催化降解，结果表明虽然负载后，g-C3N4光催化活性有所下降，但成功的提高了催化剂回收率和稳定性，应用发展空间比较大。Wu等[6]以玻璃片为载体，制备负载型氮掺杂二氧化钛，在可见光的照射下光催化降解亚甲基蓝，经过6h，降解率达到62.58%，光催化剂复合载体表现出良好的光催化降解性能。
李宗泽终稿
编号0811308
毕 业（学 位）论 文
（ 2012 届本科）
题 目：PSB/TiO2复合材料的制备及性能研究
学 院： 化学化工学院
专 业： 应用化学
作者姓名： 李宗泽
指导教师：
佟永纯
职称： 讲师
完成日期： 2012 年 6 月 10 日
河西学院本科生毕业论文诚信声明
本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者签名：
二Ｏ一二年六月十日
河西学院本科生毕业论文题目审批表
学院：化学化工学院 专业：应用化学
教师姓名 佟永纯 职称 讲师 学历 硕士
拟选论文题目 PSB/TiO2复合材料的制备及性能研究
选题内容与要求：
1. 将对苯二胺(C6 H4(NH3)2)溶解在氨(NH3.H2O)的水溶液中，将对苯二甲醛(C6H4(CHO)2)溶解在去离子水中，再在其中加入TiO2粉末，利用界面聚合法将两种溶液进行反应制取PSB/TiO2复合材料。
2. 在紫外光及可见光条件下，研究将PSB/TiO2复合材料作催化剂，光催化降解甲基紫染液，考察PSB与TiO2不同质量比对材料光催化性能的影响。
g—C3N4-TiO2光催化研究进展
g—C3N4-TiO2光催化研究进展
环境污染和能源短缺已经给人类的健康和生命带来了巨大的危害，因此，它们已经成为全社会面临的两个全球性问题。光催化作为解决环境和能源问题的有效途径，已经成为时代的需要，引起了研究者的广泛关注。
在众多半导体光催化剂中，TiO2已经成为环境净化的标杆，用于多种有机物、病毒、细菌、真菌、藻类和癌细胞研究领域，可以将有机污染物完全降解并矿化成CO2、H2O和无害无机物。但是，TiO2的禁带宽度仅为3.2ev，对地球太阳光的吸收利用率仅占5%，所以，研究者们提出了许多改性方法。
1TiO2改性研究进展
在已经研究的各种光催化剂中，TiO2被认为是最有潜力的一种，因为它具有成本低、无毒、性能稳定的优点。在实际应用中，二氧化钛因其较强的光催化性能、化学和生物惰性、高光化学稳定性被广泛应用于有机化合物的分解中。然而，传统TiO2在催化效果上存在缺陷，主要是由以下两个方面引起的。一方面，约3.2 eV的带隙使其只能吸收紫外线区域的光，对可见光的吸收几乎为零，从而没有有效利用地球太阳光资源；另一方面，光生电子和空穴的复合现象严重，极大地限制了TiO2的催化性能[1-3]。
目前，已经报道了各种提高TiO2催化活性的改性方法，如非金属氧化物负载、半导体材料表面吸附可发生敏化的染料，或带有磁性的Fe离子混摻等，都很有效的激发了光催化活性。
G.Scarduelli等采用射频磁控法制备了TiO2、N掺杂TiO2、V（钒）掺杂TiO2和V-N共掺杂TiO2薄膜。研究表明，N掺杂、V掺杂和V-N共掺杂分别使TiO2的带隙降低到3.0eV、2.8eV和2.5eV。通过对亚甲基蓝、氯酚和硝基苯酚降解观察到，与单掺杂和未掺杂TiO2相比，因可见光吸收光谱拓宽和降低光生电荷复合等因素，V-N共掺杂TiO2具有最高的光催化活性。
Mehrzad Feilizadeh等采用溶胶-凝胶法成功地合成了镧系/聚乙二醇修饰的TiO2（La/Peg/TiO2）。研究了La/Peg/TiO2和La掺杂TiO2的光催化性能。 结果表明，La和PEG的存在与La掺杂TiO2和纯TiO2相比，紫外-可见光区吸光度增加，加强了光生电子和空穴参与光催化反应的次数，从而增强了TiO2的光催化活性。研究者计算了La/Peg/TiO2和La掺杂TiO2的带隙能量，分别为2.45 eV和2.55 eV。由于La/Peg/TiO2比La掺杂TiO2的带隙低，引发了La/Peg/TiO2的吸收带红移，众所周知，吸收边的红移意味着带隙能量的降低和光催化效率的提高。换句话说，与La掺杂TiO2相比，带隙能量较低，可以激发La/Peg/TiO2在可见光下产生更多的电子-空穴对，从而引发更高的光催化活性。实验结果也表明，整个La/Peg/TiO2样品在300～700 nm范围内具有较好的光学吸收特性。
光催化氧化法降解亚甲基蓝研究
光催化氧化法降解亚甲基蓝研究∗
陈信含;李广超
【摘 要】The decolorization rate of methylene blue solution was calculated
according to the absorbance before and after degradation, the effects of
the amount of H2 O2 and TiO2 , illumination time and other factors on the
decolorization rate were discussed. The experimental results showed that
the catalytic effect of TiO2 on the oxidation of methylene blue by H2 O2
was promoted by light, in three kinds of different light sources of
ultraviolet light, sunlight and fluorescent lamp light, the effect of UV on
the decolorization rate of methylene blue solution was the strongest, and
the fluorescent lamp light had the weakest effect. When 0. 5 mL H2 O2
(30%) and 20 mg TiO2 were added in reaction solution, illumination time
was 90 min, the decolorization rate was more than 99%.%通过测定亚甲基蓝溶液处理前后的吸光度，计算脱色率，讨论了H2 O2的用量、 TiO2投加量、不同光源光照时间等因素对亚甲基蓝溶液脱色率的影响。实验结果表明，光对TiO2催化H2 O2氧化亚甲基蓝有显著的促进作用，在紫外光、太阳光和日光灯光三种不同光源中，紫外光对亚甲基蓝溶液的脱色率影响最强，日光灯光影响最弱。在加入0．5 mL 30% H2 O2溶液和20 mg TiO2的条件下，紫外光照射90 min时亚甲基蓝溶液的脱色率超过99%。
TiO2的实验报告
纳米TiO2的制备及其光催化性能的检验实验报告
一、实验目的：
1、 了解纳米TiO2的性质及应用。
2、 掌握制备纳米TiO2的原理和方法，并比较不同方法的优缺点。
3、 掌握检验纳米TiO2光催化性能的一般方法。
4、 掌握离心机、分光光度计等仪器的使用方法。
二、性质：
（1）基本化学性质：
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,溶于氢氟酸和热浓硫酸。不与空气中CO2 ,SO2 ,O2等反应,具有生物惰性。纳米TiO2具有热稳定性,无毒性。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。相对密度约4.0。熔点1855℃。
（2）光催化：
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。这些原子氧、氢氧自由基和空穴还能与细菌内的有机物反应,生成CO2、H2O 及一些简单的无机物,从而杀死细菌,清除恶臭和油污。此外,半导体表面产生的高活性电子具有很强的还原能力,电子受体可直接接受光生电子而被还原,
故也可用来还原去除环境中的某些特定污染物,如: Cu2+等有毒离子。另外,光催化效率与激发态电子、空穴到达表面的时间有关, 纳米TiO2粒子作为光催化剂,
其粒径越小,电子、空穴到达反应表面的数量越多,光催化效率越高但是,由于TiO2本身禁带宽, 产生的电子-空穴对不仅极易复合而且寿命较短, 光响应范围较窄, 使光催化活性受到了一定的限制,且利用的光谱范围受到一定的限制。
超声微乳法合成TiO2-SiO2催化剂可见光光催化降解亚甲基蓝
第２Ｏ卷第６期 ２００８年６月 化学研究与应用 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｖｏ１．２０．Ｎｏ．６ Ｊｕｎｅ．２（）ｏ８
文章编号：１００４—１６５６（２００８）０６－０７１４－０５
超声微乳法合成ＴｉＯ２ ＳｉＯ２催化剂
可见光光催化降解亚甲基蓝
杨 骏，朱利伟，唐 渝，张渊明
（暨南大学化学系，广东广州５１０６３２）
摘要：采用可见光下亚甲基蓝的光催化降解为模型反应，考察了超声微乳法经钛酸丁酯水解合成的纳米ＴｉＯ
一ＳｉＯ 催化剂的性能，并用ＸＲＤ和ＢＥＴ对催化剂进行了表征。结果表明：硅胶的加入有效地提高了ＴｉＯ 一
ＳｉＯ：催化剂的热稳定性，抑制了热处理过程中ＴｉＯ：由锐钛矿相向金红石相的转变和晶粒的长大。随着焙烧
温度和ＴｉＯ 含量的增加，ＴｉＯ 的晶粒变大，但比表面积减少。ＴｉＯ 一ＳｉＯ 的光催化活性明显改善，可见光照
射１２０ ｒａｉｎ，３１％ＴｉＯ２／ＳｉＯ 催化剂存在下，有８４％亚甲基蓝光催化降解。３１％ＴｉＯ ／ＳｉＯ 催化剂光降解亚甲
基蓝的能力大大优于Ｄｅｇｕｓｓａ Ｐ一２５和纯ＴｉＯ ，其降解亚甲基蓝的反应速率常数分别为Ｐ一２５和纯ＴｉＯ 的８
倍和１０倍。
关键词：纳米ＴｉＯ 一ＳｉＯ ；微乳法；光催化；亚甲基蓝；降解
中图分类号：Ｏ６１４．４１１ 文献标识码：Ａ
染料废水处理方法有化学、物理和生物法等，
其中光催化氧化是近年来研究的热点…。二氧化
钛以其价廉易得、容易处理、高催化活性、化学性
质稳定和耐光腐蚀性的特点使它成为了光催化剂
的首选 。但由于二氧化钛颗粒小，回收困难，从
而限制了它的工业应用 。鉴于此，有文献报道
把二氧化钛负载到各种基质上，例如，二氧化
硅 ，活性碳 Ｊ，分子筛 Ｊ，纤维 等等。ＳｉＯ 以
其大的比表面、比孔容以及较少的紫外吸收成为
了载体的首选 ，利用ＳｉＯ 的吸附特性能够提
高催化剂对有机污染物的矿化能力，减少中间产