纳米二氧化钛结构与光催化性能关系

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HonclallJ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)，只有在入小于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纳米粒子的光催化效率是利用TiO2光催化剂的关键。为了改善TiO2的光催化性能，研究工作者关于TiO2的制备方法、掺杂、催化剂载体、

热处理等方面做了许多研究，其中掺杂因其容易实现、效果明显、应用范围广泛，而成为研

究热点。⑴

1、纳米二氧化钛结构及其光催化机理

1.1二氧化钛晶型

纳米二氧化钛具有锐钛矿，板钛矿及金红石型结构，其中以锐钛矿型光催化性能最好。其晶胞结构如下(其中红色为O,白色为Ti ):

锐钛矿型：

板钛矿型:

金红石型:

1.2纳米二氧化钛催化机理

当阳光尤其是紫外光照射到半导体TiO2微粒上时，形成光生电子--空穴对。在电场的作

用下，电子与空穴有效分离并迁移到TiO2微粒表面的不同位置。光生空穴有很强的获得电子

能力,可夺取吸附于半导体微粒表面的有机物或溶剂中的电子，使原本不吸收入射光的物质活化而被氧化；电子受体则通过接受TiO2微粒表面的电子被还原，水溶液中的光催化氧化还

原反应就在TiO2微粒表面进行。吸附于TiO2微粒表面的水分子被光生空穴氧化后，生成氧化能力和反应活性极强的氢氧自由基(• OH),上述机理表示如下：

TiO2 + hv T h+ + e+ (1)

H O + h+ T• OH + H+ (2)

光生电子还原水中的溶解氧，通过反应(3)~(7)生成过氧化氢自由基(H2O-)和过氧化氢

(H 2Q )。过氧化氢借助反应(8)~(11)，依次生成氢氧自由基。

H+ + e- T H•(3)

Q + e- T• O 2⑷

• O' + H • T HO'2(5)

HO2 + h+ T HO2 •⑹

2HO, T O2 + H 2O2⑺

(8)

fQ + • 02 T• OH+ OH-+ O

f Q + hv T 2 • OH(9)

H Q + e- T• OH+ OH-(10)

OH+ h+ T• OH(11)

• OH是水中存在的反应活性最强的氧化剂，对作用物无选择性,其对细胞的DNAT制和细胞

膜代谢带来有害的影响。

TiO 2微粒膜本身对微生物细胞无毒性和杀灭作用，只有在太阳光尤其是紫外光照射下

才具有杀灭细菌的作用。TiO2微粒光催化杀菌有直接和间接反应两种不同的机理。光激发

TiO2和细胞间的直接反应是光生电子和光生空穴直接和细胞壁、细胞膜或细胞的组成成分反应，导致功能单元失活而令细胞死亡。例如在大肠杆菌被光激发的TiO2微粒完全杀死时，细胞内辅酶A的含量下降而二聚体辅酶A的含量上升。这是因为光激发TiO2产生电子空穴对，导带中的光生电子转移给Q等电子受体，价带中的光生空穴则接受辅酶A的电子，从而使辅

酶A通过双硫键键合形成二聚体而导致辅酶A失活。

另一机理则是光激发Ti02与细胞的间接反应，即光生电子或光生空穴与水或水中的溶解氧反应，形成氢氧自由基(• OH)和过氧化氢自由基(HO2-)等活性氧类，这些活性自由基的反应活性和氧化能力最强。它们可与细胞壁、细胞膜或细胞内的组成成分发生生化反应，这已被许多实验研究所证实。

因此，TiO2微粒膜光催化杀菌机理是光生电子和光生空穴及形成于水中的•OH • O+2, HO •和H2O与细胞壁、细胞膜或细胞内的组成成分反应而杀死细菌。其机理总结如图1所示。

[2]

图！光激发Tig微粒膜杀菌机理

(a)光生空穴的氧化机理;(b)活性氧类的

生化反应机理；(c)活性氧类的生成机理

2、掺杂型纳米二氧化钛

纳米TiO2的杀菌功能在紫外线照射下才具有光催化作用，亦即表现出抗菌、杀菌作用,

且在空气中极易氧化、吸湿、团聚、性能不稳定。通过掺杂贵金属可以防止电子-空穴对的

复合，促进电子-空穴对的有效分离，从而使二氧化钛抗菌性能更加稳定，这些金属中以银

的抗菌能力最强。Leo M.Sudnik等应用表面增强Rama光谱检测了沉积于Ti02表面的多晶型银，发现了银离子的光学诱导还原作用，Ag可作为Ti02光化学活性剂。其特征是该材料不仅

在光照下能产生良好功效，在微弱光甚至无光照条件下同样能产生抗菌效果。[3]因此，若将纳米二氧化钛与Ag+复合，所得的载银纳米二氧化钛由于Ag掺杂效应，其光

吸收带隙变窄，吸收光移向长波方向，以至具有可见光催化活性。在无光条件下，可利用Ag+

的杀菌效果，由此大大拓宽了材料的应用范围。

过渡金属掺杂的机理主要是通过引入过渡金属离子在本征半导体中形成间隙、空位、占据本征离子亚晶格等方式形成杂质缺陷，扩展光吸收范围。同时这些缺陷可能成为光生电子

或空穴的捕获中心使电子与空穴有效分离。

卢安贤等用溶胶一凝胶法制备了Fe—Ti02光催化薄膜，认为[Fe] /[Ti02](摩尔比)为

0.005时薄膜对敌敌畏的降解率最大。肖美群等应用电化学阳极氧化法制备不同Fe掺杂量的TiO2薄膜，发现掺Fe后TiO2薄膜吸收带边明显向长波方向移动，Fe的浓度为1.08 %的TiO2

薄膜红移现象明显，归因于Fe的3d轨道电子激发到导带上。不同掺铁方式对TiO2薄膜光催化

活性影响不同，梁园园等以化学纯的钛酸正四丁酯为主要原料采用溶胶凝胶工艺在普通玻璃表面制备表面掺铁与体相掺铁的TiO2薄膜，光催化降解甲基橙溶液时，体相掺铁的最佳剂量

为n(Fe) /n(Ti)=O.12 %，表面掺铁的最佳剂量为n(Fe) /n(Ti)=1.5 %，而表面掺铁薄膜的

最佳光催化表观速率常数比体相掺铁的最佳值要高 1.5倍，根据AES勺谱图分析其原因是表面

掺铁薄膜的铁集中于薄膜外层，与体相掺杂的薄膜相比增加了TiO2的表面缺陷，使电子与空

穴有效分离，有效地转移了电荷，光催化活性得到增强，因而表面掺杂优于体相掺杂。[1]另外，利用阴离子掺杂，多离子掺杂的实验均有报道，其结果表明多种掺杂元素均对纳米二氧化钛光催化性能有所提高，其更深入的研究及理论仍有待发展。

结语

二氧化钛光催化活性在经过不同离子掺杂后得到很大改善，一般认为掺杂其他元素后使

二氧化钛表面产生更多缺陷能，缩小了光吸收能隙并且有效地阻止光生电子与空穴的复合，从而提高了光催化活性。同时由于纳米二氧化钛具有巨大比表面积，利用其纳米效应，在抗

菌防腐应用方面具有很大优势。在科学家的努力下，纳米二氧化钛的各种优越性能不断被发掘出来。可以推测，在今后一段时间里，纳米二氧化钛材料将在光催化以至更广的领域内发挥重要的作用。

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灭效果的比较研究，现代预防医学2010, 37 ( 5)

纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究

纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。环境问题已严重影响现代文明的发展，有机污染物具有持久性的特点而长期威胁人类健康，开发和设计仅利用太阳能即可完成对有机污染物降解的新材料将会是解决环境问题的有效方法之一。纳米TiO2作为一种光催化材料，具有优异的物理和化学性质，因而被广泛应用和重点研究。本文就纳米TiO2材料的制备及其光催化性能展开探讨。标签：纳米TiO2;光催化;制备方法;光催化效能引言半导体光催化技术是解决环境污染与能源短缺等问题的有效途径之一。以二氧化钛为代表的光催化剂在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、光伏器件以及光催化领域表现出明显的使用优势.但是TiO2本身的弱可见光吸收、低电导率、高载流子复合速率限制了其在工业生产中的进一步使用。科技工作者一般通过掺杂、半导体复合、燃料敏化、表界面性质改性等方法提高TiO2的光电化学性能，使其能在生产实践中广泛应用。 1、TiO2材料简介 TiO2在自然界中的主要存在形态为金红石、锐钛矿和板钛矿三种晶型，其中金红石是TiO2的高温相，锐钛矿和板钛矿两种形态是TiO2的低温相。在三种晶型中光催化活性最好的为锐钛矿型TiO2。锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV 与之对应的激发波长为387nm。所以，TiO2作为光催化剂在紫外光条件下具有催化活性，在可见光下一般没有活性。只有对它的结构进行改性，使它的禁带宽度得以缩小，才可以实现材料在可见光条件下的催化降解反应。改性的方式目前主要有以下几种方法：通过改变晶体内部结构来改变催化剂禁带宽度的离子掺杂方法，通过形成异质结改变能带结构的半导体复合法，提高催化剂对光的吸收能力的表面光敏化法，增大催化剂比表面积使晶粒细化的负载载体法等。光催化材料中电子e一和空穴h十的浓度会影响有机物的降解速度。粒径的减小能够使表面原子增加，使光催化剂吸收光的效率显著提高，使其表面e一和h十的浓度增大，从而提高光催化剂的催化活性。纳米材料不仅仅具备粒径小的优点，而且还具备了小尺寸所带来的特殊的性质，这些特性将在未来的绿色革命中大展拳脚，给环境保护带来巨大的进展。纳米TiO2能够光催化降解水中多种污染物，对染料、卤代烃、多环芳烃、酚类、表面活性剂和农药等都具有降解能力。用TiO2作为光催化剂，可以使多达60多种含氯化合物在光照条件下氧化还原而生成COa和H20等物质。纳米尺度的TiO2相比与普通二氧化钛具有更好的光催化性能，但由于粒径细小在反应过程中容易流失，而且大量的悬浮纳米级光催化剂会阻挡光的吸收也给废水处理后的分离造成极大的困难。由于这些应用中的困难，近年来固定相纳米光催化技术成为了热点研究，进行TiO2纳米膜及其负载技术的催化氧化实验成为主流。在TiO2光催化氧化处理有机污染物方面，国内现在

光催化纳米二氧化钛与光照的关系

光催化纳米二氧化钛与光照的关系光催化纳米二氧化钛与光照的关系光催化纳米二氧化钛是一种应用广泛的光催化材料，其性质与光照密切相关。光照可以提供能量激发纳米二氧化钛中的电子和空穴，从而促进催化反应的进行。本文将从纳米二氧化钛的结构和性质入手，探讨光照对其催化效果的影响。我们来了解一下纳米二氧化钛的基本特性。纳米二氧化钛是一种具有高度结晶性的半导体材料，具有优良的光催化性能。其晶体结构为四方晶系，晶格中的氧原子围绕着钛原子排列形成三维网状结构。而纳米二氧化钛的晶粒尺寸通常在1-100纳米之间，具有较大的比表面积和较高的光吸收率。这使得纳米二氧化钛能够有效地吸收光能并产生电子空穴对。在光照条件下，纳米二氧化钛表面被吸收的光子能量可以激发其原子或分子中的电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。这些电子和空穴对具有高度的活性，可以参与催化反应。光照可以提供足够的能量，使得纳米二氧化钛中的电子和空穴得以激发，从而促进光催化反应的进行。光照还可以改变纳米二氧化钛的表面状态，进一步影响其催化性能。光照下，纳米二氧化钛表面的电荷状态和氧含量会发生变化，从而改变其表面活性位点的密度和分布。这些表面活性位点可以吸附反

应物分子，提供催化反应所需的活化能。因此，光照可以调控纳米二氧化钛的表面性质，从而影响其催化效果。光照条件下的纳米二氧化钛还可以发生光生电化学反应。在光照条件下，纳米二氧化钛表面吸附的水分子可以被光激发产生电子和空穴。这些电子和空穴可以在纳米二氧化钛表面发生氧化还原反应，从而促进水的分解或有机物的降解。光生电化学反应是光催化过程中的一个重要环节，光照的强度和波长对其效果有着重要影响。需要注意的是，光照强度和波长对光催化纳米二氧化钛的影响是复杂的。过强的光照会导致电子和空穴的复合速率增加，从而降低光催化反应的效率。而不同波长的光照对纳米二氧化钛的激发效果也有差异，不同催化反应所需的光照条件也不尽相同。因此，合理选择光照条件对于光催化纳米二氧化钛的催化效果至关重要。光照是光催化纳米二氧化钛中不可或缺的因素。光照提供了能量，使得纳米二氧化钛中的电子和空穴得以激发，从而促进催化反应的进行。光照还可以改变纳米二氧化钛的表面状态，调控其催化性能。光照强度和波长对光催化反应的效果有重要影响，需要根据具体反应选择合适的光照条件。光催化纳米二氧化钛与光照的关系是一个复杂而又有趣的研究领域，随着对纳米材料和光催化机制的深入研究，相信它在环境治理、能源转化等领域的应用前景将更加广阔。

二氧化钛光催化原理

TiO2光催化氧化机理 TiO2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-）;而价带中则相应地形成光生空穴(h+)，如图1-1所示。如果把分散在溶液中的每一颗TiO2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TiO2表面不同的位置。TiO2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TiO2表面的有机物或先把吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成·OH自由基，·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、CO 2和H 2 O等无害物质。反应过程如下：反应过程如下： TiO2+ hv → h+ +e- (3) h+ +e-→热能（4） h+ + OH- →·OH (5) h+ + H2O →·OH + H+(6) e- +O2→ O2- （7）O2 + H+ → HO2·(8) 2 H2O·→ O2 + H2O2(9) H2O2+ O2 →·OH + H+ + O2(10) ·OH + dye →···→ CO2 + H2O (11) H+ + dye→···→ CO2 + H2O (12) 由机理反应可知,TiO2光催化降解有机物，实质上是一种自由基反应。 Ti02光催化氧化的影响因素 1、试剂的制备方法常用Ti02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Ti02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。Ti02的制备方法在许多文献上都有详细的报道，这里就不再赘述。

纳米二氧化钛光催化机理

纳米二氧化钛光催化机理 2011-11-30 17:54:35 纳米TiO2光催化降解机理共分为7个步骤来完成光催化的过程: 1、 TiO2 + hv? eˉ+ h+ 2、 h+ + H2O?OH + H+ 3、eˉ+ O2?OOˉ 4、OOˉ+H+ ?OOH 5、 2OOH ? O2 + H2O2 6、OOˉ+ eˉ+ 2H+ ?H2O2 7、H2O2 + eˉ?OH + OHˉ 8、h+ + OHˉ?OH 当一个具有hv能量大小的光子或者具有大于半导体禁带宽度Eg的光子射入半导体时，一个电子由价带(VB)激发到导带(CB)，因而在导带上产生一个高活性电子(eˉ )，在价带上留下了一个空穴(h +)，形成氧化还原体系。溶解氧及水和电子及空穴相互作用，最终产生高活性的羟基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基具有强氧化性，能把大多数吸附在TiO2表面的有机污染物降解为CO2、H2O，把无机污染物氧化或还原为无害物。纳米二氧化钛的应用二氧化钛俗称钛白，是钛系最重要的产品之—，也是一种重要的化工和环境材料.纳米二氧化钛是二十世纪七、八十年代开发成功的产品，这种新型无机材料的粒径仅为普通材料的十分之一左右，因而具有很高的化学及表面活性、良好的耐热性和耐化学腐蚀性.利用纳米二氧化钛的特征，已开拓了许多新颖的应用领域，其

目前主要用于涂料，搪瓷，塑料，橡胶，太阳能电池，自洁玻璃，降解有机污染物和杀灭细菌等方面. 用二氧化钛制造的涂料色泽鲜艳，用量省，品种多，且能保护介质的物理稳定性，增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹和裂缝，使用时还能防止紫外线 [04]及水分穿透，延长漆膜的寿命(二氧化钛折射率高，制得的瓷釉透明度强， [04]具有重量轻、抗弯、抗冲击等优越特点(用二氧化钛作配料制得的塑料，不 [04]仅可以提高塑料的强度，延长使用寿命，而且用量省，色彩鲜艳(用二氧化钛制得的白色和彩色橡胶制品在阳光照射下，耐曝晒、不裂、不变色、伸展率 [04]大，并且有耐酸碱的性能(用二氧化钛作纸张的填料，有较高的白度，光泽 [04]好，强度大，薄而光滑性能稳定，印刷穿透能力小(用二氧化钛制成的焊条药皮，可交直流两用，是一种很好的造渣剂，焊接时形成熔渣覆盖在熔池上，不仅能使熔化金属与周围气体隔绝，而且能使焊缝金属结晶处于缓慢冷却的保 [04]护中，从而改善焊缝结晶的形成条件( 纳米二氧化钛在太阳能电池方面有很重要的应用(目前，开发太阳能电池有两个关键问题，即:提高转换效率和降低成本.目前市场上的太阳能电池大多属于硅太阳能电池，其制造成本过高，不利于广泛应用.而九十年代发展起来的纳米晶二氧化钛太阳能电池具有成本廉价，工艺简单及性能稳定等优点，已成为传统太阳能电池的有力竞争对手.目前，纳米晶二氧化钛太阳能电池光电效率稳定 [06]在10 %，制作成本仅为硅太阳能电池的1/ 5,1/ 10 ，寿命能达到20年以上. 纳米二氧化钛在自洁玻璃中的应用.通常情况下，二氧化钛表面与水的接触

纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能

纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能引言纳米材料具有特殊的物理、化学和光电性能，在能源转换、环境修复、光催化等领域具有广泛应用前景。作为一种重要的半导体材料，二氧化钛（TiO2）因其稳定性、低毒性以及良好的光催化和光电性能而备受关注。随着纳米技术的快速发展，人们能够制备出具有不同结构、形貌和尺寸的纳米二氧化钛材料。本文将重点介绍纳米结构二氧化钛的可控制备方法，并探讨其光催化和光电性能。一、纳米结构二氧化钛的可控制备方法纳米结构二氧化钛的可控制备方法种类繁多，本文将介绍几种常见的方法。 1. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种简单、经济且可大规模制备纳米二氧化钛的方法。其基本步骤包括溶胶的制备、凝胶的形成和热处理。通过调控溶胶成分、溶胶浓度、溶胶pH值和凝胶成核温度等参数，可以得到具有不同形貌和尺寸的纳米二氧化钛。 2. 水热法水热法是一种在高温和高压条件下进行合成的方法，对于制备纳米结构二氧化钛具有较高的控制性。通过调控反应温度、反应时间和反应物浓度等参数，可以得到具有不同晶相、形貌和尺寸的纳米二氧化钛。 3. 气相沉积法气相沉积法是一种在惰性气氛中利用热分解或氧化反应制备纳米二氧化钛的方法。通过调控反应温度、反应时间和沉积

条件等参数，可以得到具有均匀形貌和尺寸的纳米二氧化钛。二、纳米结构二氧化钛的光催化性能纳米结构二氧化钛的光催化性能是其在环境修复、水分解、有机污染物降解等领域应用的重要基础。其良好的光催化性能主要归功于其特殊的能带结构和表面特性。 1. 能带结构纳米二氧化钛由于其小尺寸效应，其能带结构发生改变。此时，纳米二氧化钛的带隙增大，能够吸收较小能量的可见光。这使得纳米二氧化钛能够利用可见光进行光催化反应，提高光催化效率。 2. 表面特性纳米二氧化钛的表面具有较大的比表面积，有利于光吸收和反应物与表面的相互作用。此外，纳米二氧化钛表面还可通过调控表面态密度、引入杂质和修饰等方式改变其光催化性能。三、纳米结构二氧化钛的光电性能纳米结构二氧化钛在光电领域具有广泛应用，其光电性能对于太阳能电池、光电器件等的性能具有重要影响。 1. 光吸收性能纳米二氧化钛由于其较大比表面积和能带结构的改变，展现出良好的光吸收性能。通过调控纳米二氧化钛的形貌、尺寸和晶相等特性，可以改变其在可见光和紫外光区域的光吸收谱。 2. 光电转换性能纳米二氧化钛的光电转换性能主要表现为其光电导率和载流子寿命的变化。通过调控纳米二氧化钛的晶体结构、表面特性和载流子分离等因素，可以提高其光电转换效率。结论纳米结构二氧化钛作为一种重要的半导体材料，具有特殊

TiO2光催化反应机理

TiO2光催化反应机理光催化反应基本途径当能量大于TiO2禁带宽度的光照射半导体时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子(矿)，同时在价带留下空穴(矿)。由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。空穴和电子在催化剂粒子内部或表面也可能直接复合。空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的OH或H2O发生作用生成HO·。HO·是一种活性很高的粒子，能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化，通常认为是光催化反应体系中主要的氧化剂。光生电子也能够与O2发生作用生成HO2·和O2-·等活性氧类，这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应。该过程如图1(a)所示，可用如下反应式表示： HO·能与电子给体作用，将之氧化，矿能够与电子受体作用将之还原，同时h+也能够直接与有机物作用将之氧化：光催化反应的量子效率低(理论上不会超过20%)是其难以实用化的最为关键因素之一。光催化反应的量子效率取决于载流子的复合几率，载流子复合过程则主要取决于两个因素：载流子在催化剂表面的俘获过程和表面电荷迁移过程。增加载流子的俘获或提高表面电荷迁移速率能够抑制电荷载流子复合，增加光催化反应的量子效率。电子和空穴复合的速率很快，在TiO2表面其速率在10-9s以内，而载流子被俘获的速率相对较慢，通常在10-7~10-8s(Hoffmann，1995)。所以为了有效俘获电子或空穴，俘获剂在催化剂表面的预吸附是十分重要的。催化剂的表面形态、晶粒大小、晶相结构及表面晶格缺陷均会影响载流子复合及电荷迁移过程。如果反应液中存在一些电子受体能够及时与电子作用，通常能够抑制电子空穴的复合，如Elmorsi(2000)发现溶液中含10-3M的Ag+时，其光催化效率提高，原因在于Ag+作为电子受体与电子反应生成金属银，从而减少了空穴．电子对复合的几率。尽管通常认为电子被俘获的过程相对于载流子复合过程要慢得多，但Joseph(1998)等人发现当光强很弱时，在ns时间范围内电子吸收谱主要取决于电子在催化剂表面的俘获，而fs至ps范围以及ms以上时电子吸收谱则取决于载流子的复合，即在ns时间尺度电子被俘获的过程相对于电子．空穴复合的过程更具有优势，如果没有空穴俘获剂的存在，数ms后仍能测到电子的存在。光催化氧化

纳米二氧化钛光催化降解有机物研究发展

纳米二氧化钛光催化降解有机物研究发展 1 基本原理 1．1纳米微粒的基本理论纳米材料是指尺寸为纳米级的超细材料。它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒。由于纳米TiO2特有的处于宏观和微观的之间的介关层次，使其具有不同于常规材料的物理化学性质。其中就有光催化降解有机物。 1．2纳米TiO2的光催化特性 1.2.1 光催化化学反应机理由于TiO2晶粒是一种禁带宽为3.2eV的宽禁带半导体，由填满电子的低能价带和空的高能价带构成。当光照射在TiO2晶粒表面时，能量大于或等于3.2ev的光子可激发价带电子想导电跃迁，形成电子的一空穴对。活泼的电子的空穴可以分别从半导体的导带和价带迁移至半导体吸附物界面，而且越过界面，使被西服的物质氧化和还原：同时也存在电子空穴的复合。当周围介质中存在合适的俘获剂或缺陷时，电子和空穴的符合受到控制，就会在表面发生氧化还原反应，价带空穴是良好的氧化剂，导带电子是良好的还原剂，大多数光催化剂都是直接或间接的利用空穴的氧化能力。在光催化半导体中，空穴具有更大的反应活性，是携带光电子能的主要部分，在水和空气体系中，可以于表面吸附的H2O 和OH-离子反应形成具有强氧化性的羟基。表面羟基是光催化反应的强氧化剂，对催化氧化起决定性作用。

电子与表面吸附的分子氧反应，分子氧不仅参与还原反应，还是表面羟基另一个来源。一方面，电子通过与分子氧反应形成超羟基，有机物被空穴或羟基氧化后在与分子氧反应形成有机样机，相对不活泼的超氧基与有机过氧基合并生成不稳定的有机四氧基，最终分解为CO2和H2O和无机小分子。另一方面，表电子具有超强还原能力，可以除去水体系中的重金属因子。氧的存在对半导体催化至关重要，没有氧的存在时，半导体的光催化活性则完全被抑制，通常，氧气起着光生电子的清除剂或引入级的作用。半导体光催化反应的能力尤其能带位置及被吸附物质的还原点失所决定，同是也于晶体结构，晶格缺陷，晶粒尺寸的分布，黥面状态以及制备方面等诸多引述有关，其光谱响应与近代宽度有关。TiO2因其较宽的禁带宽度，只有坡长较短紫外线才能激发其电子跃迁，产生光催化作用，而波长较长的可见光和红外光不能使之具有光催化效应。 1.2.2 纳米TiO2结构对光催化特性的影响二氧化钛有3中晶型，即锐钛矿型、金红石型和板钛矿型，其中锐钛矿型的催化活性较高。前两种晶型同属四方晶系都可用相互连接的TiO2八面体表示、二者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互连接的方式不同，而正是这种结构上的差异导致了这两种晶型有不同的质量密度和电子能带结构。锐钛矿型的质量密度（3.894）略小于金红石型（4.250）带隙（3.3eV）略大于金红石型（3.1eV）。金

TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究共3篇

TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究共3篇 TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究1 TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究随着环境污染日益严重，光催化技术逐渐成为一种重要的治理手段。其中，TiO2因其良好的光催化性能，在光催化领域中得到了广泛应用。近年来，随着纳米技术的发展，研究人员开始尝试制备TiO2纳米结构及其复合材料，以提高其光催化性能。本文将就TiO2纳米结构、复合及其光催化性能进行探讨。 TiO2是一种广泛应用于光催化领域的半导体材料。其中，纳米级TiO2颗粒具有更高的比表面积和更好的光催化性能。通过控制TiO2颗粒的形貌和尺寸，可以进一步提高其光催化性能。目前，制备TiO2纳米颗粒的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、气-液界面法等。其中，溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。通过将钛酸四丁酯、乙醇等原料混合后，进行溶胶-凝胶、干燥、煅烧等步骤，即可制备纳米级TiO2颗粒。研究表明，通过控制煅烧温度和时间，可以控制TiO2颗粒的尺寸和形貌。例如，较高温度和较长时间会导致颗粒尺寸增大，形貌由球形转变为椭球形或纺锤形等。除了纳米颗粒外，掺杂和复合是另一种提高TiO2光催化性能

的有效手段。掺杂主要是通过将其他元素掺入TiO2晶格中，以改变其电子结构，提高光催化性能。目前常用的掺杂元素包括银、氮、碳等。复合则是将TiO2与其他材料复合，以提高其光催化稳定性和性能。常用的复合材料包括金属氧化物、石墨烯、聚合物等。对于掺杂TiO2，研究发现，掺杂银元素可以增加TiO2的光催化活性和稳定性。由于银元素具有良好的表面等离子共振吸收效应，可促进TiO2的光吸收和电子传输。同时，掺杂氮和碳元素可以缩小TiO2带隙，增强光吸收效果。对于复合TiO2，研究发现，纳米级TiO2颗粒与金属氧化物复合，可以提高其光吸收和电子传输效果，从而提高光催化性能。总体而言，制备TiO2纳米结构、掺杂和复合是提高TiO2光催化性能的有效手段。随着纳米技术和材料科学的不断发展， TiO2的光催化性能将得到进一步提高，光催化技术也将在环境治理中发挥更加重要的作用经过对TiO2纳米结构、掺杂和复合的研究，我们可以有效地提高其光催化性能。TiO2纳米结构可以增大比表面积、提高光吸收效率和电子传输能力，掺杂可以改变TiO2的电子结构、增强光吸收效果，复合可以提高光催化稳定性和性能。这些技术对于环境治理、水净化以及光催化反应等方面具有重要的应用价值。随着技术的不断更新和发展，我们可以预见到TiO2 光催化技术在环保领域的广泛应用 TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究2

TiO2基纳米复合材料的制备及其光催化性能研究

TiO2基纳米复合材料的制备及其光催化性能研究 TiO2是一种重要的光催化材料，在环境治理和能源领域具有广泛应用前景。然而，普通TiO2的光催化性能受限于其吸光能力和光生电子-空穴对的分离效率。为了提高TiO2的催化效率，研究人员一直在探索制备TiO2基纳米复合材料的方法，并对其光催化性能进行研究。制备TiO2基纳米复合材料的常用方法包括溶胶-凝胶法、水热法、热分解法等。其中，溶胶-凝胶法是一种简单有效的制备方法。通过控制溶液中的摩尔比例和加热过程，可以得到不同结构和形貌的TiO2纳米颗粒。此外，还可以在溶胶-凝胶过程中引入其他材料或添加剂，制备TiO2基纳米复合材料。例如，可以将金属粒子、二氧化硅、碳纳米管等纳米材料引入TiO2基质中，使其具有更高的吸光性能和光生电子-空穴对的分离效率。 TiO2基纳米复合材料的光催化性能研究主要包括吸光性能和催化活性两个方面。吸光性能是评价材料光催化性能的重要指标之一。由于纳米材料高比表面积和较短的载流子扩散距离，TiO2基纳米复合材料通常具有较高的光吸收能力。研究人员通过紫外-可见漫反射光谱等方法对TiO2基纳米复合材料的吸光性能进行表征。实验结果表明，引入其他纳米材料或添加剂可以显著改善TiO2的吸光性能，使其对可见光的吸收增强，从而提高光催化性能。催化活性是评价材料催化性能的另一个重要指标。目前，常用的测试方法是通过光催化降解有机染料等模型反应进行评估。在实验中，将TiO2基纳米复合材料与有机染料溶液置于光照条件下，同时采用分光光度计等设备监测溶液中染料的浓

度变化。实验结果显示，引入其他纳米材料或添加剂的TiO2 基纳米复合材料在光催化降解染料方面表现出更高的催化活性。这是因为引入的纳米材料或添加剂可以有效提高光生电子-空穴对的分离效率，减少电子-空穴对的复合，从而增强催化活性。除了吸光性能和催化活性，研究人员还对TiO2基纳米复合材料的稳定性和循环性能进行了研究。稳定性是评价材料长期使用性能的指标。实验结果表明，引入其他纳米材料或添加剂的TiO2基纳米复合材料在重复使用的过程中具有较好的稳定性，其光催化性能基本保持不变。这是因为引入的纳米材料或添加剂可以增加材料的光吸收能力，提高光生电子-空穴对的分离效率，从而减少了材料的氧化损失和结构破坏。综上所述，TiO2基纳米复合材料的制备及其光催化性能研究对于改善TiO2的光催化性能具有重要意义。通过制备不同结构和形貌的TiO2基纳米复合材料，并引入其他纳米材料或添加剂，可以显著提高TiO2的吸光性能和光催化活性。此外，TiO2基纳米复合材料具有较好的稳定性和循环性能，具备应用于环境治理和能源领域的潜力。然而，目前的研究还存在一些问题，如材料的生产成本和大规模制备技术等，需要进一步深入研究和解决综上所述，引入纳米材料或添加剂的TiO2基纳米复合材料在光催化降解染料方面表现出更高的催化活性。这是由于纳米材料或添加剂的引入可以提高光生电子-空穴对的分离效率，减少电子-空穴对的复合，从而增强催化活性。此外，研究还发现TiO2基纳米复合材料具有较好的稳定性和循环性能，在重复使用过程中催化性能基本保持不变。然而，目前的研究仍

TiO2基纳米光催化材料的制备、结构与光催化性能研究

TiO2基纳米光催化材料的制备、结构与光催化性能研究敖经盛2012301020071 （武汉大学物理科学与技术学院，湖北省武汉市430072）摘要：TiO2基光催化材料是一种受到广泛关注的光催化材料，其中热处理被认为是一种提高TiO2基材料光催化性能方便且有效的后处理手段。在本实验中，我们通过简单的碱热处理得到了TiO2基纳米片，然后对其结构的转变、吸附性能及催化性能的改变进行了研究。关键词：TiO2；纳米材料；光催化；环境科学基纳米材料光催化性能的影响因素一、TiO 2 TiO 基纳米材料光催化性能的高低是关系到其是否能应用于实际的重要指2 基纳米材料光催化性能的高低直观的表现在光催化反应的快慢上，标之一。TiO 2 它受到光催化反应过程中诸多内在和外在因素的影响，包括光催化材料本身特性、反应温度、pH值、光照强度和杂质离子等因素。光催化剂的尺寸首先直接影响其比表面积。光催化剂粒径越小，比表面积越大。比表面积是决定催化剂对污染物分子吸附能力的一个重要因素。不考虑其他因素，比表面积越大吸附能力越强，实际参与反应的反应物浓度则越高，越有利于光催化反应的进行，从而产生更高的光催化活性；另外，尽管催化剂表面的活性中心并不固定，但是通常来说，比表面积越大容易产生更多的反应活性中心，有利于光催化活性的提高。二、实验原料，由南京海泰纳米材料有限公司生产；氢氧化钠（NaOH）商业锐钛矿型TiO 2 和罗丹明B（RhB），均由国药集团化学试剂有限公司生产；浓盐酸（HCl），由天津市天力化工有限公司生产。以上所有药品均为分析纯（A.R.），且均未作进一步纯化处理而直接在实验中使用。实验过程中所使用的水除冷却水或者另作说明之外，均为本实验室自制的去离子水。三、制备方法加入60 mL已经配置好的浓度为10 mol/L的NaOH 将1.0 g商业锐钛矿型TiO 2 浓溶液中，磁力搅拌30 min使之混合均匀。然后将所得的白色悬浊液转移到配有100 mL聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，密封好后置于烘箱中在130 °C 下反应3 h。待反应完后将反应釜取出，用自来水淋浴降温至室温左右，取出其中的白色沉淀物，用去离子水反复离心清洗，直至上层清液的pH值达到7左右。接着将洗到中性的沉淀物浸入到事先配制好的480 mL浓度为0.1 mol/L的稀盐酸溶液中持续搅拌2 h。之后重复步骤3中的离心清洗操作，同样使之达到中性。所获得的样品放入烘箱中在80 °C温度下干燥一整晚。待烘干后研磨即得TiO 2基纳米片。

二氧化钛基光催化材料的微结构调控与性能增强

二氧化钛基光催化材料的微结构调控与性能增强二氧化钛（TiO2）是一种重要的光催化材料，具有良好的光物理性能和化学稳定性。通过微结构调控，可以进一步增强其光催化性能，广泛应用于环境净化、水分解、有机废水处理等领域。二氧化钛的光催化性能受其微结构特征的影响。传统的二氧化钛典型的微结构是以晶体为主，包括单晶、多晶和纳米晶等。然而，这些传统结构存在一些缺点，例如晶粒大小不均匀、晶界缺陷多、比表面积低等，导致光催化性能有限。因此，通过微结构调控，可以改善二氧化钛的光催化性能。常见的微结构调控方法包括溶剂热法、水热法、溶胶-凝胶法、氧化-还原法等。溶剂热法是一种常用的方法，通过选择不同的溶剂和添加剂，可以调控二氧化钛的晶粒尺寸、形貌和结构。例如，使用有机溶剂可以得到较大的晶粒，而使用水作为溶剂可以得到较小的晶粒。水热法是另一种常用的方法，通过调节反应温度、时间和添加剂等参数，可以控制二氧化钛的形貌和结构。溶胶-凝胶法是一种制备高纯度二氧化钛的方法，可以通过调节前驱体的浓度和pH值等参数，实现二氧化钛纳米晶的合成。氧化-还原法是一种通过还原处理改善二氧化钛光催化性能的方法，通过还原剂的添加和处理条件的调节，可以调控二氧化钛的电子结构，提高电荷分离和光催化活性。微结构调控可以改变二氧化钛的晶体形貌和晶界性质，进而影响其光吸收和载流子传输等性能。例如，研究表明，以纳米晶为主的二氧化钛材料具有较大的比表面积和光吸收率，有利于光催化反应的进行。此外，二氧化钛微结构中的晶界缺陷可以作为光生载流子的捕获和转移中心，提高载流子的利用效

率。因此，通过微结构调控，可以增强二氧化钛的光催化活性。此外，还可以通过掺杂、修饰和复合等方法进一步增强二氧化钛的光催化性能。掺杂可以引入杂原子，改变二氧化钛的电子结构，提高光催化活性。例如，氮掺杂可以引入带有非键电子对的氮原子，增加载流子的浓度，提高光催化活性。修饰可以在二氧化钛表面引入催化剂或光敏剂，增强光吸收和载流子传输。复合可以将二氧化钛与其他材料或催化剂复合，形成异质结构，提高光催化活性。总之，通过微结构调控，可以改善二氧化钛的光催化性能。未来，需要进一步研究二氧化钛微结构与光催化性能的关系，开发新的微结构调控方法，提高二氧化钛的光催化活性二氧化钛（TiO2）作为一种重要的半导体材料，在光催化领域具有广泛的应用前景。然而，由于其带隙能够匹配水的氧化还原反应能级，二氧化钛的光催化活性较低。为了提高二氧化钛的光催化性能，目前研究主要集中在还原剂的添加和处理条件的调节、微结构调控、掺杂、修饰和复合等方面。还原剂的添加和处理条件的调节是一种通过改变二氧化钛的电子结构来提高光催化活性的方法。常用的还原剂有硼氢化钠、次磷酸钠等。通过与二氧化钛表面的氧化钛离子发生还原反应，还原剂可以调整二氧化钛的导带和价带的位置，从而影响载流子的分离和转移。此外，还原剂的添加还可以引入缺陷态，提高光催化反应的速率。通过调节还原剂的添加量和处理条件，可以实现对二氧化钛电子结构的精确调控，从而提高光催化活性。微结构调控是一种通过改变二氧化钛的晶体形貌和晶界性质来提高光催化性能的方法。研究表明，以纳米晶为主的二氧

TiO2基光催化剂的制备、结构及光催化降解VOCs性能与机理研究共3篇

TiO2基光催化剂的制备、结构及光催化降解VOCs性能与机理研究共3篇 TiO2基光催化剂的制备、结构及光催化降解VOCs性能与机理研究1 近年来，挥发性有机污染物（VOCs）对环境和健康造成越来越严重的影响。因此，研究有效降解VOCs的方法是非常必要的。目前，透过光催化技术进行VOCs的降解已成为研究的热门方向之一。 TiO2是一种常用的光催化材料，具有独特的化学稳定性，光稳定性以及光学特性。近年来，TiO2基光催化剂的研究引起了人们的广泛关注。本文将从制备、结构及光催化降解VOCs 性能与机理研究方面，详细介绍TiO2基光催化剂的研究进展。 1. TiO2基光催化剂制备方法目前，制备TiO2基光催化剂的方法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法等多种方法。其中，溶胶-凝胶法制备出的TiO2基光催化剂具有高晶质度、高比表面积和均匀孔径等优点，在光催化反应中表现出良好的催化性能；而沉淀法制备的TiO2基光催化剂具有晶体尺寸小、催化活性高等优点。 2. TiO2基光催化剂的结构 TiO2基光催化剂的结构主要分为单相型和复合型两种。单相

型TiO2基光催化剂包括紫外型（UV-TiO2）和可见型（Vis-TiO2）两种结构。其中，UV-TiO2主要由两种晶型组成：锐钛矿型（anatase）和纤锐石型（rutile）；Vis-TiO2主要包括掺杂型和缺陷型两种；复合型TiO2基光催化剂由TiO2和其他物质（如氮化物、氧化物等）复合而成，具有优异的光催化活性。 3. TiO2基光催化剂的光催化降解VOCs性能 TiO2基光催化剂的研究主要关注其在VOCs的光催化降解方面的应用。目前，TiO2基光催化剂在降解苯、甲苯、二甲苯和苯乙烯等有机物方面表现出了很好的催化效果。其中，掺杂型的TiO2基光催化剂在可见光区域的催化性能比单一结构的TiO2基光催化剂更好。 4. TiO2基光催化剂的光催化降解VOCs机理 TiO2基光催化剂的光催化降解VOCs机理是一个研究的热点。目前，研究者们将其主要机理归纳为以下三个方面：（1）直接光解机理；（2）间接光解机理，即光生电子-空穴对与有机分子发生电子转移反应；（3）有机分子在光效应下被氧化成有机酸，与TiO2基光催化剂表面的羟基、水分子反应形成有机酸和氧化还原物质。综上所述，TiO2基光催化剂在VOCs的光催化降解中表现出了优异的催化性能，其制备方法、结构及光学性能等因素对其催化性能具有重要影响。然而，TiO2基光催化剂的机理研究还

表面纳米结构对光催化材料性能的影响

表面纳米结构对光催化材料性能的影响表面纳米结构对光催化材料性能的影响光催化材料是一类能够通过光能转化为化学能的材料，具有广泛的应用前景，例如环境污染治理、可再生能源生产等领域。近年来，随着纳米材料的发展和应用，研究者们开始关注表面纳米结构对光催化材料性能的影响。本文将从光吸收、电荷分离传输和反应表面活性等方面，探讨表面纳米结构对光催化材料性能的影响。首先，表面纳米结构能够显著提高光催化材料对光的吸收能力。纳米结构具有较大的比表面积，使光催化材料能够吸收更多的光能，从而提高光催化反应的效率。例如，纳米颗粒的表面具有丰富的表面能级，能够使光子能量更有效地被吸收。另外，纳米颗粒表面的局域电磁场效应也能够提高光吸收效率。研究发现，将二氧化钛纳米颗粒制备成球形形状时，其光吸收能力明显提高。其次，表面纳米结构对光催化材料的电荷分离和传输过程也具有重要影响。在光催化过程中，光能激发催化剂表面的电荷产生电子-空穴对。表面纳米结构可以提供更多的界面活性位点，促进电荷的分离和传输。研究发现，纳米颗粒表面的缺陷能够形成电子传输通道，提高光催化材料的电子传输效率。此外，纳米颗粒的界面活性位点也可以调节载流子的重新组合速率，从而影响光催化反应的效率。因此，合理设计表面纳米结构可以优化光催化材料的电子传输性能。

最后，表面纳米结构也能够影响光催化材料的反应表面活性。纳米结构可以提供更多的活性位点和缺陷，增加催化反应的表面活性。例如，表面纳米结构可以增加催化材料的比表面积，增加反应物与催化剂之间的接触面积，从而提高催化反应的速率。此外，纳米颗粒表面的活性位点也可以有效地吸附反应物分子，提高反应物分子在催化剂表面的有效吸附率，从而增强催化反应的活性。综上所述，表面纳米结构对光催化材料性能具有重要影响。合理设计和控制纳米结构的形貌和尺寸，能够提高光催化材料对光的吸收能力，增强电荷分离和传输过程，提高反应表面活性。随着对纳米材料的深入研究和应用，我们相信表面纳米结构对光催化材料性能的影响将得到更深入的理解，为光催化材料的性能优化提供更多的思路和方法。在探讨表面纳米结构对光催化材料性能的影响时，我们可以进一步深入研究纳米材料的制备方法、表面修饰以及影响因素等方面。首先，纳米材料的制备方法对表面纳米结构的形成有重要影响。常见的制备方法包括溶剂热法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、溶剂热法等。这些方法在不同的条件下可以制备不同形貌和大小的纳米颗粒。例如，物理气相沉积法可以获得具有较高晶度和较好尺寸分布的纳米颗粒。而溶剂热法可以通过调控溶液体系中的温度、浓度、PH值等参数来控制纳米粒子的形貌和尺寸。通过选择适当的制备方法，我们可以实现对光催化材料的表面纳米结构的调控和优化。其次，表面修饰也是调控光催化材料性能的一种重要手段。通

二氧化钛光催化影响因素

目前主要针对TiO进行增加表面缺陷结构、减小颗粒大小增大比表面、贵金2 属表面沉积、过渡金属离子掺杂、半导体复合、表面光敏化、以及改变TiO2形貌和晶型等方法来提高其量子效率以及扩展其光谱响应范围。研制具有高量子产率，能被太阳光谱中的可见光激发的高效半导体光催化剂，探索适合的光催化剂负载技术，是当前解决光催化技术中难题的重点和热点。表面缺陷结构通过俘获载流子可以明显压制光生电子与空穴的再结合。在制备胶体和多晶光催化是和制备化学催化剂一样，一般很难制得理想的半导体晶格。在制备过程中，无论是半导体表面还是体内都会出现一些不规则结构，这种不规结构和表面电子态密切相关，可是后者在能量上不同于半导体主体能带上的。这样的电子态就会起到俘获载流子的阱的作用，从而有助于压制电子和空穴的再结合⑺。颗粒大小与比表面积研究表明，溶液中催化剂粒子颗粒越小，单位质量的粒子数就越多，体系的比表面积大，越有利于光催化反应在表面进行，因而反应速率和效率也越高。催化剂粒径的尺寸和比表面积的一一对应直接影响着二氧化钛光催化活性的高低。粒径越小，单位质量的粒子数目越多，比表面积也就越大。比表面积的大小是决定反应物的吸附量和活性点多少的重要因素。比表面积越大，吸附反应物的能力就越强，单位面积上的活性点也就越多，发生反应的几率也随之增大，从而提高其光催化活性。当粒子大小与第一激子的德布罗意半径大小相当，即在1-10 nm 时，量子尺寸效应就会变得明显，成为量子化粒子，导带和价带变成分立的能级，能隙变宽，生成光生电子和空穴能量更高，具有更高的氧化、还原能力，而粒径减小，可以减小电子和空穴的复合几率，提到光产率。再者，粒径尺寸的量子化使得光生电子和空穴获得更大的迁移速率，并伴随着比表面积的加大，也有利于提高光催化反应效率。贵金属沉积的影响电中性的并相互分开的贵金属的Fermi能级小于TiO2的费米（Fermi）能级，即贵金属内部与TiO2相应的能级上，电子密度小于口。2导带的电子密度，因此当两种材料连接在一起时，载流子重新分布，电子就会不断地从TiO2向贵金属迁移，一直到二者的Fermi能级相等时为止，如图。在TiO2表面沉积适量的贵金属有两个作用：一是减少了TiO2表面的电子密度，有利于光生电子和空穴的有效分离，二是降低还原反应(质子的还原、溶解氧的还原)的超电压，从而大大提高了催化剂的活性。研

二氧化钛光催化降解有机污染物的性能研究

二氧化钛光催化降解有机污染物的性能研究摘要本文以钛酸四丁酯为钛源，采取水热法制备了二氧化钛纳米材料，用X射线衍射，电子扫描电镜等方法对合成的TiO 进行表征。实验研究了在模拟自然光条 2 件下纳米二氧化钛降解亚甲基蓝的光催化行为，优化了实验条件如温度、二氧化钛光催化剂的用量对光催化降解的影响。实验结果表明，常温下，对于40mg/mL的亚甲基蓝溶液，加入10mg的TiO ，光催化降解40min，降解率可达到89％，但是在此 2 基础上改变用量都会导致光催化降解率的降低。关键词：纳米二氧化钛水热法光催化降解亚甲基蓝

Properties of organic pollutants Photocatalytic Degradation ABSTRACT In this paper, titanium dioxide was prepared by hydrothermal method to prepare rutile titanium dioxide nanorods by using four butyl titanate as titanium source. On the basis of this study, the photocatalytic degradation of methylene blue under infrared light is studied. And through the adjustment of the experimental conditions such as temperature, pH, the amount of photocatalyst, it was concluded that the relative optimum conditions of photocatalytic degradation of methylene blue were obtained. In addition, by X-ray diffraction, cyclic voltammetry and scanning electron microscope (SEM) method of TiO2nano meter sticks from the phase and microstructure were characterized. The experimental results show that the room temperature and for 40mg / mL of methylene blue solution, adding more than 1.0g of TiO2photocatalytic degradation catalyst reaction 20MIN can achieve 89% of the degradation rate, but with the amount of catalyst increase and decrease, the degradation efficiency of catalyst will reduce, so the photocatalytic degradation should pay attention to the usage of catalyst, should not be too much, also should not be too little. Keywords Rutile Titanium Dioxide hydrothermal Photocatalytic Degradation of methylene blue