影响纳米材料光催化性能的因素

二、影响纳米材料光催化活性的因素。

1、半导体的能带位置

半导体的带隙宽度决定了催化剂的光学吸收性能。半导体的光学吸收阈值λg与Eg有关，其关系式为：λg=1240/Eg。半导体的能带位置和被吸附物质的氧化还原电势，从本质上决定了半导体光催化反应的能力。热力学允许的光催化氧化还原反应要求受体电势比半导体导带电势低（更正）；而给体电势比半导体价带电势高（更负）。导带与价带的氧化还原电位对光催化活性具有更重要的影响。通常价带顶VBT越正，空穴的氧化能力越强，导带底CBB越负，电子的还原能力越强。价带或导带的离域性越好，光生电子或空穴的迁移能力越强，越有利于发生氧化还原反应。对于用于光解水的光催化剂，导带底位置必须比

H+/H2O(-0.41eV)的氧化还原势负，才能产生H2，价带顶必须比O2/H2O(+0.82eV)的氧化还原势正，才能产生O2,。因此发生光解水必须具有合适的导带和价带位置，而且考虑到超电压的存在，半导体禁带宽度Eg应至少大于1.8eV。目前常被用作催化剂的半导体大多数具有较大的禁带宽度，这使得电子-空穴具有较强的氧化还原能力。

2、光生电子和空穴的分离和捕获

光激发产生的电子和空穴可经历多种变化途径，其中最主要的是分离和复合两个相互竞争的

综述掺杂改性纳米TiO2光催化性能的方法

摘 要：二氧化钛作为一种光催化材料，在净化污染和保护环境方面被认为是

最有潜力的一种材料。其光催化性能已得到了广泛的研究，目前已经在光电性能和光催化净化环境方面开发了很多实际的应用。而通过对二氧化钛纳米颗粒进行金属掺杂改性和非金属掺杂改性可以提高二氧化钛的光催化性能，使其满足现代生活中各种不同的需求。

关键词：二氧化钛 光催化 掺杂

Abstract：As a promising photocatalyst, TiO2 materials are expected to play

an important role in helping solve some serious environmental and pollution problems. Enormous efforts have been devoted to the research of TiO2

material, which have led to many promising applications in areas photovoltaics and photocatalysis. By the modification

综述掺杂改性纳米TiO2光催化性能的方法

摘 要：二氧化钛作为一种光催化材料，在净化污染和保护环境方面被认为是

最有潜力的一种材料。其光催化性能已得到了广泛的研究，目前已经在光电性能和光催化净化环境方面开发了很多实际的应用。而通过对二氧化钛纳米颗粒进行金属掺杂改性和非金属掺杂改性可以提高二氧化钛的光催化性能，使其满足现代生活中各种不同的需求。

关键词：二氧化钛 光催化 掺杂

Abstract：As a promising photocatalyst, TiO2 materials are expected to play

an important role in helping solve some serious environmental and pollution problems. Enormous efforts have been devoted to the research of TiO2

material, which have led to many promising applications in areas photovoltaics and photocatalysis. By the modification

纳米二氧化钛结构与光催化性能关系

XXX XXX

摘要 纳米级二氧化钛由于具有无毒、化学稳定性好、比表面积大、成本低等优异性能深受科研工作者的关注。其所具有的光催化性能使其在降解大气及水体中污染物领域具有广阔前景。本文从纳米二氧化钛结构出发，阐述纳米二氧化钛光催化机理，并简要说明不同元素掺杂纳米二氧化钛后对其光催化性能的影响。

关键词 纳米二氧化钛; 光催化; 结构; 掺杂

自1972年FuJiShima和HonclaIIJ发现TiO2单晶电极在紫外光照射下可分解水及Bard将光电化学理论扩展到半导体微粒光催化后，TiO2作为一种半导体光催化剂吸引诸多学者的研究。由于TiO2具有良好的化学稳定性、抗磨损性、较大的比表面积、无毒、成本低以及可以直接利用自然光等优点，利用TiO2光催化氧化法处理水中有机污染物等方面有广阔的应用前景。然而TiO2半导体光催化剂在实际应用中存在一些缺陷如：带隙较宽(E =3.2eV)，只有在λ小于387.5 nm的紫外光激发下价带电子才能跃迁到导带上形成光生电子和空穴分离，而紫外光在自然光中仅占3％～5％，因此对自然光的利用率不高。另外半导体载流子的复合率很高，导致光量子效率很低，提高TiO2纳米粒子的光催化

４８

西　北　师　范　大　学　学　报（自然科学版）　　　　　　第４８卷２０１２年第５期　

）　　　　　　ＶＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｏｌ．４８　２０１２　Ｎｏ．５　　　　　　ｙ（

·本刊特约稿·

Ｆｅ及ＳＮ共掺杂ＴｉＯ－２纳米材料的制备

及其光催化性能

３＋

苏碧桃，邓　超，费　鹏，张春娥，陈亚丽，钟　明

（西北师范大学化学化学化工学院，生态环境相关高分子材料教育部重点实验室，）甘肃省高分子材料重点实验室，甘肃兰州　７３００７０

３＋

摘　要：以硫脲、硝酸铁、钛酸四丁酯分别作Ｓ、Ｎ、Ｆｅ和Ｔｉ源，利用ｓｏｌ－ｅ和Ｓ－Ｎ掺杂的ｅｌ法制备了一系列Ｆｇ３＋３＋

／／、Ｘ射线衍射ＴｉＯＦｅ／ＴｉＯ－ＮＴｉＯｅ／Ｓ－ＮＴｉＯ．利用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）２光催化纳米材料（２、Ｓ２、Ｆ２）

（、透射电镜（、紫外－可见光谱（）等技术进行表征，以亚甲基蓝（的降解为模型反应，评价样ＸＲＤ）ＴＥＭ）ＵＶ－ＶｉｓＭＢ）

３＋

品的光催化性能．结果表明，Ｆｅ、Ｓ－Ｎ的共掺杂将ＴｉＯｉＯ２的光谱响应范围拓宽到可见区，使Ｔ２在紫外和太阳光下

、０／、的催化活性得到显著改善，ＭＢ溶液在各样品上的催化降解脱色速率常

中国矿业大学2012届本科毕业设计（论文） 第 1 页

1 绪论

二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，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[1]；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。在过去的研究中，用半导体粉末对水、油和空气中的有毒有机化合物进行光催化降解和完全矿化引起了人们的大量关注。由于抗光腐蚀性，化学稳定性，成本低，无毒和强氧化性，二氧化钛被作为应用最广泛的光催化剂来光降解水和空气中的有毒化合物。但是二氧化钛具有较大的带隙（锐钛矿相二氧化钛为3.20ev）因此，只有较小一段太阳光区域，大约为2%~3%紫外光区可被应用[2]。人们尝试用各种制备方法，如贵金属掺杂、氧化物复合、表面修饰等等方法，防止和减少电子与空穴的复合，提高催化剂的光催化活性。众所周知，吸附和催化的效率与固体的孔径及表面积有关，因此，对二氧化钛进行修饰、改性及增大比表面积是提高

液相水解法制备纳米TiO2及其光催化性能的研究

摘要：分别采用液相水解法制备了纳米TiO2粉体、掺杂ZnO纳米TiO2粉体和水热法制备了纳米TiO2粉体，并以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应，考察所制备的TiO2纳米晶的光催化活性。

关键词：纳米TiO2；液相水解法；水热法；光催化性能 1 前言

半导体氧化物在光催化以及光电化学的应用是当今科学研究的热点。纳米TiO2 是N2型半导体氧化物,具有优良的光学和电学性质、化学稳定性好、成本低、安全无毒、无二次污染等优点而备受青睐,不仅用于气相以及水溶液中有机污染物的降解、除臭、自洁以及杀菌灭菌,而且应用于光-电转换。水热法是制备氧化物纳米晶体的重要方法,是指在密闭体系中,以水为溶剂,在一定温度、水自生压力下,原始混合物进行反应,通常在不锈钢反应釜内进行。水热法[1]与其它方法相比、具有以下特点: (1)反应在高温高压下进行,能实现常规条件下无法进行的反应; (2)通过温度、酸碱度、原料配比等条件的改变,能得到各种晶体结构、组成、形貌以及颗粒尺寸的产物; (3)可直接得到结晶良好的粉体,无须高温焙烧晶化;(4)过程污染小。

2 实验内容 （1）仪器和试剂

试剂：四氯化钛，乙醇，甲基橙，氧

纳米光催化材料研究进展

姓名：蔡美娟 学号：7101010134 班级：行管104 摘要：

纳米材料被誉为2l世纪的新材料，直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、最直接、最有效的方法。为此，中国政府制定实施了“中国光明工程”计划，模仿自然界植物光合作用原理和开发出人工合成技术被称为“2l世纪梦”的技术，它的核心就是开发高效的太阳光响应型半导体光催化剂。目前国内外常见的光催化材料多为金属氧化物或硫化物，如TiO2、ZnO、CdS及PbS等。但由于光腐蚀和化学腐蚀强、难溶解，实用性好的有TiO2与ZnO，其中TiO2使用最为广泛，我们就以现今纳米光催化材料的TiO2与ZnO研究介绍来进行纳米光催化的研究进展

关键字：

纳米光催化材料 TiO2 ZnO能源的枯竭

正文： 1 引言

纳米材料被誉为2l世纪的新材料，其概念在本世纪中叶被科学界提出后得到广泛重视和探人发展。1959年，诺贝尔物理奖获得Feyranan在美国加州理工学院召开的美国物理学会年会上预言：如果人们可以在更小尺度上制备并控制材料的性质，将会打开一个崭新的世界。这一预言被科学界视为纳米材料萌芽的标志。在能源危机和环境问题的双重压力下，开发新能

氧化锌、磷钨酸

掺杂纳米TiO2薄膜的制备及光催化性能

目录

摘要 ............................................................................................................................ I Abstract ...................................................................................................................... I I 引言 ......................................................................................................................... III 第1章文献综述.. (4)

1.1 半导体光催化反应原理 (4)

1.1.1 光催化反应原理 (4)

1.1.2 光催化反应活性物质 (5)

1.2纳米TiO2半导体的结构与合成方法 (5)

1.2.1 TiO2的晶型结构 (5)

第11卷第2期纳米技术与精密工程

2013年3月NanotechnologyandPrecisionEngineering

Vol.11No.2Mar.2013

TiO2纳米颗粒的制备、光催化性能及羟基自由基研究

县

涛1，2，杨

华1，2，戴剑锋1，2，李瑞山2，冯有才2，姜金龙2

2.兰州理工大学理学院，兰州730050）

摘

要：采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了TiO2纳米颗粒，利用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见光漫反射光谱分

（1.%兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州730050；

别研究了不同煅烧温度对样品晶相、颗粒形貌和带隙的影响.以甲基橙（MO）为目标降解物，在紫外光照射下考察了制得的TiO2样品的光催化性能.研究结果表明，500℃煅烧制备的样品光催化性能最好；随着催化剂用量的增加，MO降解率呈现先增大后减小的趋势，最佳催化剂用量为4.0g/L；在pH值不太高时（≤7.2），MO降解率随pH值的升高呈·下降趋势.以香豆素为探测剂，采用荧光光谱检测催化剂在紫外光照射下产生羟基自由基（OH）的情况，研究了煅烧温度、催化剂用量和溶液pH值对··OH产率的影响.研究结果还表明，OH产率与MO降解率的变化规律基本一致，表明·OH可能