TiO_2光催化涂料的制备及其对NO_x气体的降解性能_李艳稳
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究近年来，纳米材料在化学、生物、环境科学等领域中得到了广泛的研究和应用。
其中，纳米二氧化钛（TiO2）作为一种重要的光催化剂，具有高效、可再生和环境友好等特点，在环境净化、能源产生和分解有机物等方面具有广阔的应用前景。
本文将重点探讨纳米TiO2光催化剂的制备方法、改性途径及其应用研究。
一、纳米TiO2光催化剂的制备方法一般来说，制备纳米TiO2的方法可以分为物理法和化学法两类。
物理法主要采用物理化学方法，如溶胶-凝胶法、热分解法、气相沉积法等；化学法则是指溶胶法、水热法、反应混合物法等。
这些方法不仅能够控制纳米颗粒的尺寸和形貌，还能够改变其相结构和晶格缺陷，以调控纳米颗粒的光催化性能。
二、纳米TiO2光催化剂的改性途径为了提高纳米TiO2的光催化活性和稳定性，许多研究者通过改性方法对其表面进行处理。
常见的改性手段包括：掺杂、复合、修饰以及载体的选择等。
掺杂是指将一些金属、非金属元素掺入TiO2晶格中，以调控其能带结构和电子结构，提高光吸收范围和载流子分离效率；复合是指将TiO2和其他半导体材料复合，形成异质结构，提高光生电子-空穴对的分离效果；修饰则是在TiO2表面修饰一层活性物质，如负载金属催化剂、有机染料等，以增强其吸附能力和活性；而载体的选择则常常可以通过介孔材料或纳米载体来限制纳米颗粒的再聚集和增加其比表面积。
三、纳米TiO2光催化剂的应用研究纳米TiO2光催化剂在环境净化、能源产生和有机物降解等方面具有广泛的应用前景。
在环境领域，纳米TiO2光催化剂可以应用于有害物质的分解和废水的处理。
例如，通过纳米TiO2光催化剂的作用，可以分解空气中的甲醛、苯等VOCs （挥发性有机物），从而净化空气。
在废水处理方面，纳米TiO2光催化剂可用于分解废水中的有机物以及去除重金属离子等。
在能源产生方面，纳米TiO2光催化剂可以用于光电子设备的制备。
纳米TiO2颗粒作为光吸收剂，在光电子器件（如光电池）中具有重要的作用。
Ce_TiO_2光催化涂料对室内_省略_气体的降解效果及预测模型的准确度_王海涛
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Ce -TiO2 光 催 化 涂 料 对 室 内 甲 醛 气 体 的 降 解 效 果 及 预 测 模 型 的 准 确 度
从表 1 可以看出，甲醛气体浓度变化趋势稳定， 同时将近期（ 300 ～ 450 min） 的变化趋势充分考虑在 内，经过多次反复计算，确定取平滑指数 α = 0． 42 进 行预测。 3． 2． 2 预测数据
300 330 360 390 420 450 0． 341 0． 329 0． 304 0． 274 0． 243 0． 165 0． 015 － 0． 006 － 0． 015 － 0． 017 － 0． 009 0． 006 0． 042 － 0． 018 － 0． 052 － 0． 066 － 0． 038 0． 035
1试验
1． 1 Ce -TiO2 光催化涂料的配制 以溶胶 -凝胶法制备 Ce -TiO2 光催化剂［4］： 采用
78 -1 型磁力加热搅拌器将 Ti（ C4 H9 O） 4 剧烈搅拌后滴 加到 2 /3 C2 H5 OH 中，搅拌，得到均匀、透明的溶液； 将溶有 Ce（ NO3 ） 3 ·6H2 O［含 1． 5%Ce（ 摩尔分数） ］ 的稀盐酸于剧烈搅拌下缓慢加入，剧烈搅拌，缓慢滴
Ce -TiO2 光 催 化 涂 料 对 室 内 甲 醛 气 体 的 降 解 效 果 及 预 测 模 型 的 准 确 度
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Ce -TiO2 光催化涂料对室内 甲醛气体的降解效果及预测模型的准确度
TiO2纳米粒子制备及其光催化性能研究
TiO2纳米粒子制备及其光催化性能研究
阮继锋;李春喜;王子镐
【期刊名称】《北京化工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2002(029)003
【摘要】以无机盐四氯化钛为原料,采用加碱中和水解法制备出纳米级二氧化钛粒子.采用正交实验方法研究了温度、浓度、反应终了pH值、分散剂用量以及反应时间对粒子大小、分散性能和光催化性能的影响,并得到了二氧化钛光催化剂的最佳制备工艺条件,同时研究了不同条件制得的二氧化钛光催化剂对苯酚水溶液的催化降解特性.实验发现除锐钛型TiO2具有光催化活性外,无定型水合TiO2粒子也具有良好的催化活性.
【总页数】4页(P1-4)
【作者】阮继锋;李春喜;王子镐
【作者单位】北京化工大学化学工程学院,北京,100029;北京化工大学化学工程学院,北京,100029;北京化工大学化学工程学院,北京,100029
【正文语种】中文
【中图分类】TQ032.4
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TiO2光催化材料的制备及其性能研究
创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application2021年10期TiO 2光催化材料的制备及其性能研究王艳霞，姚远卓，陈明慧，徐雨琦，段靖雅，王圣婕，冯宇扬，李镇昊*（湖北工业大学材料与化学工程学院，湖北武汉430068）引言随着社会的高速发展，对化石燃料的需求逐渐增大，但其在地球上的储量也在不断降低。
由此而来的环境污染（如有毒物质和工业废物）和可再生能源资源短缺问题是世界面临的两大难题[1-2]。
所以，开发环境友好、清洁、安全和可持续的能源技术是当今研究人员面临的最紧迫的挑战之一[3]。
近些年来，各种各样的光催化剂如TiO 2[4]、BiVO 4[5]、MoS 2[6]、CdS [7]、g-C 3N 4[8]等受到广泛的关注。
TiO 2由于其化学稳定性好、无毒、成本低等优点[9-11]，成为研究最广且应用最多的光催化材料。
在光照作用下，二氧化钛纳米颗粒会将有机污染物分解成二氧化碳以及水等无污染的物质，这就让二氧化钛纳米颗粒在环境治理上将有较大的作用，它的优势在于不会产生二次污染物，充分利用太阳光能来做能源，成本也很低[12]。
本文采用水热法制备了光催化性能良好的TiO 2，同时探究了水热温度对TiO 2光催化性能的影响，并用XRD与SEM 对其进行表征，获得了比较好的结果。
1实验部分1.1实验原料实验所使用的化学试剂包括钛源，结构调整剂等，由表1分类列出：表1实验化学试剂1.2二氧化钛的制备取50mL 的无水乙醇置于烧杯中，再加入4mL 的钛酸四丁酯，混合后常温下搅拌30分钟，再加入1mL 的去离子水，继续搅拌30min 。
随后停止搅拌，静置2h ，最后再离心。
醇洗，水洗2次，置于恒温干燥箱干燥12h ，取出研磨，最后得到二氧化钛白色粉体。
分别取4组0.5g 的二氧化钛颗粒分别在110℃、130℃、150℃、170℃下进行水热处理24h ，接着用XRD 和SEM 进行表征。
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。
TiO2光催化材料研究进展及运用
TiO2光催化材料研究进展及运用邓燕;何青青【摘要】在全球环境污染日趋严重的今天，如何高效地治理环境污染引起广泛地关注。
具有高量子效率，能充分利用太阳能的TiO2因其成本低，具有良好的物理、化学性质，被广泛应用于各个领域，尤其是在降解水中有机物方面。
综合论述TiO2光催化材料的发展概况、降解原理及制备方法，介绍了TiO2光催化材料的几种应用以及所要克服的技术瓶颈-如何提高二氧化钛光催化剂的催化活性做了一个简单的总结。
%In the increasingly serious global environmental pollution today, how to effectively control pollution caused widespread attention, mesoporous TiO2 are widely used in various fields for its low cost and good physical and chemical properties, especially in terms of the degradation of organic compounds in water. The development of TiO2 photocatalytic material, principle and preparation methods degradation was discussed comprehensively, several applications and technical bottlenecks to be overcome TiO2 photocatalytic material and how to improve the catalytic properties of titanium dioxid photocatalyst were introduced.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)017【总页数】3页(P55-56,63)【关键词】光催化;催化性能;TiO2【作者】邓燕;何青青【作者单位】重庆师范大学化学学院，重庆 401331;重庆师范大学化学学院，重庆 401331【正文语种】中文【中图分类】O643光催化材料是指在光(可见光或者紫外光)的诱发下，通过把光能转化为化学能，从而具有较强的氧化还原能力，易发生系列氧化-还原反应的一类物质。
TiO2光催化氧化技术在农药降解中的研究与发展
作者： 肖俊霞;曾云浩;肖开棒;李婷婷;林斯敏;陈琳珩
作者机构： 肇庆学院环境与化学工程学院,广东肇庆526061
出版物刊名： 科技创新与应用
页码： 35-37页
年卷期： 2018年 第27期
主题词： TiO2;光催化氧化技术;农药
摘要：简述TiO2光催化反应的原理,总结TiO2光催化氧化技术在有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯类农药以及拟除虫菊酯类农药降解中的研究进展,并提出具有高效传质与传热效应的TiO2光催化反应器的开发以及系列结构相同或相近的农药的降解规律与TiO2光催化反应动力学共性探索,是TiO2光催化氧化技术在农药污染治理领域未来的主要研究方向。
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究摘要：纳米TiO2光催化剂因其优异的光催化性质在环境净化、水处理、能源转换等领域得到广泛应用。
本文以纳米TiO2为研究对象，重点探讨了其制备、改性方法以及在不同领域的应用研究内容和进展。
一、纳米TiO2的制备方法目前常用的纳米TiO2制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法通过溶胶的制备和凝胶的成型过程来得到纳米TiO2颗粒，可以控制颗粒的尺寸和形貌；水热法则是通过在高温高压的水环境下合成纳米TiO2颗粒，可制备出高度结晶的颗粒；气相沉积法则通过在气相中加热激活气体产生纳米TiO2颗粒。
这些方法各有优劣，适用于不同的研究需求。
二、纳米TiO2的改性方法为了提升纳米TiO2的光催化性能和稳定性，研究者在其表面进行改性。
常用的改性方法包括复合杂化技术、离子掺杂、表面修饰等。
复合杂化技术将纳米TiO2与其他材料进行复合，例如薄膜包覆、共混等方式，可以增加纳米TiO2的吸光性能和光生载流子的分离效率；离子掺杂则通过将单质离子或化合物引入纳米TiO2晶格中，改变其能带结构和光吸收性能；表面修饰通过在纳米TiO2颗粒表面修饰有机物或无机物，改变其表面性质和光催化性能。
三、纳米TiO2的应用研究纳米TiO2光催化剂具有优异的光催化性能和广泛的应用前景。
在环境净化方面，纳米TiO2可用于有机污染物的降解和空气净化，通过紫外光的激发产生活性氧自由基，降解有机污染物；在水处理领域，纳米TiO2可用于水的净化和废水处理，能够高效去除重金属离子和有机物，同时使用纳米TiO2光催化剂可以提高水的透明度和亮度；在能源转换方面，纳米TiO2可应用于太阳能电池、光电催化水分解等领域，用于转化光能为电能或储存能。
综上所述，纳米TiO2光催化剂具有制备简单、光催化效率高等优势，通过改性可以进一步提升其性能。
未来，随着对纳米材料研究的深入，纳米TiO2光催化剂将在环境净化、水处理和能源转化等领域发挥更大的作用。
硅藻土负载TiO2光催化剂的制备及其对甲基橙的降解性能
硅藻土负载TiO2光催化剂的制备及其对甲基橙的降解性能专业：环境工程硕士生：赵晓婷指导老师：王旭东副教授摘要光催化氧化技术是一种新型的废水处理技术，具有处理效率高、工艺设备简单、操作条件易控制、无选择性地降解有机污染物等优点，但是也有一些缺点，在污水处理中，TiO2本身对有机物的吸附能力较弱。
若采用吸附性载体负载TiO2则可显著提高TiO2的光催化效率。
吸附剂作为载体的最大优势是可以将有机物吸附到半导体粒子的周围，增加局部浓度及避免中间产物挥发或游离，加快反应速度，提高其光催化活性。
本文在这一课题背景下，采用溶胶-凝胶法，钛源用钛酸四丁酯，有机溶剂用无水乙醇，抑制剂用冰醋酸，载体用硅藻土，制备出一种具有纳米晶粒和较高催化活性的负载型催化剂TiO2/硅藻土，并以甲基橙染液的吸附脱色率及光催化脱色率作为催化活性的评价指标，并对溶胶凝胶过程、晶化水平、负载量、条件优化等方面进行了较为系统的研究，以期制备出一种具有对染液集吸附-降解于一体的复合型催化剂。
主要得出以下结论：（1）确定了TiO2的较佳制备工艺条件为：V[Ti(OC4H9)4]：V[H2O]：V[HAC]：V[C2H5OH]=10：4：4：40，500℃煅烧2h。
其中水解反应的剧烈程度受水量大小的影响，冰醋酸起到减缓水解反应的作用，而且受煅烧温度的影响，TiO2的粒径随温度的升高而增大，500℃时TiO2完全由无定型转化为锐钛矿相。
此工艺条件下制得的TiO2光催化剂颗粒大小均匀，粒径在20nm左右，对甲基橙染液的脱色率可达到86.1%。
（2）TiO2/硅藻土的制备工艺为：固定TiO2制备过程中的前驱物的加入量，即V[Ti(OC4H9)4]：V[H2O]：V[HAC]：V[C2H5OH]=10：4：4：40，改变载体硅藻土的投加量，500℃煅烧2h制得不同TiO2负载量的复合型催化剂，TiO2理论负载量为40%时吸附及降解活性最好。
（3）随着TiO2负载量的增加，硅藻土的孔结构由清晰逐渐至被完全覆盖消失；硅藻土和结合水以及有机杂质的红外吸收峰都依次减弱；复合型催化剂的X-射线粉末衍射图谱可以看出SiO2的特征峰逐渐减弱，相反的TiO2锐钛矿相谱峰逐渐显现并增强。
TiO2／微孔陶瓷的制备及光催化降解亚甲基蓝
TiO2／微孔陶瓷的制备及光催化降解亚甲基蓝赵妍;梁秀红【摘要】为解决粉体TiO2在水体系应用时存在易团聚、固液分离困难、循环使用受到限制等问题,以微孔陶瓷为载体,通过溶胶-凝胶和浸溃工艺制备TiO2／微孔陶瓷负载型光催化材料.研究负载后TiO2烧成过程中的物质变化、载体对TiO2晶型转变温度的影响、TiO2与载体的结合情况、载体对TiO2半导体性质的影响及负载型光催化材料对亚甲基蓝的催化降解能力及光催化稳定性.结果表明:经负载后TiO2从锐钛矿型向金红石型的转变温度由700℃提高到900 ℃;TiO2以物理方式黏附到微孔陶瓷表面及孔道;经微孔陶瓷负载TiO2之后,TiO2的带隙能由3.04 eV增加到3.06 eV;当TiO2／微孔陶瓷使用量为1 9,紫外光照射5h,重复使用6次过程中,对亚甲基蓝溶液的去除率均高于90％,TiO2/微孔陶瓷具有较高的催化活性和使用稳定性.%The aim of this work is to solve the problem that powder of TiO2 is easy to reunite,difficult to be separated from liquid andrecycled.With micro-porous ceramics as cartier,TiO2/micro-porous ceramics photoeatalyst was obtained by sol-gel and impregnation process.Changes of TiO2 in the process of sintering,transition temperature from anatase to rutile after coated,interface combination status between carrier and TiO2,changes of semiconductor nature of TiO2 aftercoated,photocatalyst properties and stability of TiO2/micro-porous ceramics on methylene blue were studied.The results showed the transition temperature from anatase to rutile increased from 700 ℃ to 900 ℃ after coated on carrier,TiO2 was bonded to the surface and pore of micro-porous ceramics by physical method,the band gap of TiO2 increased from3.04 eV to 3.06 eV after coated on carrier,and the removal rate of methylene blue was all higher than than that of 90％ under ultraviolet irradiation for 5 h with 1g TiO2/micro-porous ceramics within 6 times,thus showingthatTiO2/micro-porous ceramicshas high catalytic activity and stabilitv.【期刊名称】《河北工业大学学报》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】7页(P46-52)【关键词】微孔陶瓷;溶胶-凝胶;二氧化钛;光催化;去除率【作者】赵妍;梁秀红【作者单位】河北工业大学生态环境与信息特种功能材料教育部重点实验室,天津300130;河北工业大学生态环境与信息特种功能材料教育部重点实验室,天津300130;河北工业大学能源与环保材料研究所,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TB332随着经济的发展和人们生活水平的提高，环境污染成为人们日益关注的焦点之一.光催化降解技术可以光催化氧化污染物，其中二氧化钛以廉价无毒、降解率高、氧化能力强等优点，被广泛地研究[1].但由于粉体TiO2在工作时，存在易团聚、活性成分损失大、比表面积有限、不易沉降、难回收和循环使用受到限制等问题，严重制约了其在工业方面的应用.近年来，以活性炭[2]、多孔陶瓷[3-4]、光学纤维[5-6]、玻璃[7]等作为载体，通过化学成键或物理黏附的方法，制备负载型纳米TiO2光催化剂，可以有效的解决以上问题，并增加其催化效率和使用稳定性.由于微孔陶瓷大的比表面积、较高的机械强度、良好的吸附性能、对环境无污染、与催化剂相容性好[8]，可以将其作为负载纳米TiO2的载体.将TiO2固定化于微孔陶瓷，既避免了催化剂的团聚、实现了循环使用，又可利用微孔陶瓷良好的吸附性能将目标降解物吸附到载体表面，增大TiO2和目标降解物接触的机率，提高TiO2的降解效率.因此多孔陶瓷作为TiO2催化剂的载体应用于污水处理有良好的应用前景.何秀兰等[9]采用溶胶-凝胶法在多孔陶瓷上负载纳米TiO2，结果表明催化剂对甲基橙溶液具有较好的光催化降解效果，并通过Sm3+掺杂提高其催化活性.高如琴等[10]采用水解沉淀法在多孔陶瓷上合成纳米TiO2薄膜，对甲醛的去除率达94.6%.本工作以自制高气孔率、高强度、良好吸附性能的硅藻土基微孔陶瓷为载体，采用溶胶-凝胶和浸渍工艺，在微孔陶瓷表面及孔道负载纳米TiO2，并研究了载体对TiO2晶型转变温度的影响，TiO2与载体的成键情况，负载TiO2后微孔陶瓷表面的微观形貌，载体对TiO2半导体性质的影响，并考察了负载型TiO2对亚甲基蓝溶液的光催化降解能力和光催化稳定性.选用天津弘喜泰化工贸易有限公司生产的硅藻土为主要多孔矿物原料，添加骨料（高岭土）和烧结助剂（长石和白云石），其质量比为7∶2∶1，采用压制成型工艺，在1 000℃烧结2 h，制备微孔陶瓷（φ= 20 mm），气孔率为56.03%，抗压强度为29.73 MPa，当微孔陶瓷使用量为2 g时，对浓度为10 mg/L的50 mL 的亚甲基蓝溶液的去除率为90.633%.将微孔陶瓷于去离子水中超声波清洗3次，105℃烘干，待用.钛酸丁酯、盐酸、硝酸、醋酸、无水乙醇和亚甲基蓝试剂均为天津大茂有限公司生产，去离子水为实验室自制.将钛酸丁酯、无水乙醇和醋酸，按体积比为3∶6∶2，置于A烧杯中搅拌30 min，将去离子水和无水乙醇，按体积比为1∶2，置于B烧杯并用硝酸调节其pH=1.5.将B烧杯的液体用恒压管以1 mL/min的速度滴入A烧杯，并剧烈搅拌40 min；将混合液体放入锥形瓶中并加入清洗好的微孔陶瓷，置于恒温（30℃）气浴震荡器中震荡60 min，将浸渍后的陶瓷取出，105℃烘干60 min，此步骤重复3次（剩余凝胶干燥20 h，研磨）；将浸渍后的陶瓷和研磨好的粉末置于马弗炉中分别在500～900℃（间隔100℃）煅烧2 h，得到纳米TiO2/微孔陶瓷块体和纳米TiO2粉末.用德国布鲁克AXS有限公司生产的D8 FOCUS型多晶衍射仪，对样品进行测试，分析其物相组成，电压40 kV，电流40 mA，Cu靶，波长λ=0.154 06 nm，步速为10°/min，扫描范围5～80°.采用中国北京恒久科学仪器厂生产的HCT-2型热分析仪对样品进行热重和差热分析，从室温升至1 200℃、升温速率为10℃/min.用美国FEI公司生产的Nova Nano SEM450扫描电子显微镜对样品表面进行显微结构和表面化学元素组成分析.用日本HITACHI公司生产的U-390H型紫外-可见分光光度计测量样品的光谱吸收曲线.用北京产的T6型紫外分光光度计测量溶液的吸光度.将1 g的TiO2/微孔陶瓷放入盛有50 mL初始浓度为10 mg/L亚甲基蓝溶液的培养皿（φ=90 mm）中，置于磁力搅拌器，暗室搅拌30 min，用紫外灯进行光照（光照强度10 mW·cm-2），然后每隔特定时间取样2.5 mL，采用可见分光光度计测量溶液的吸光度（亚甲基蓝λmax=664 nm）.根据Langmuir定律，在最大波长处的吸光度和浓度具有线性关系，换算出浓度，即可计算亚甲基蓝的降解率其中：Q为亚甲基蓝的降解率；C0为亚甲基蓝溶液的初始浓度；C为降解后亚甲基蓝溶液的浓度.2.1.1 热分析结果图1是经105℃干燥后干胶/微孔陶瓷的热分析曲线.由图中热重曲线可知，由于微孔陶瓷载体是在1 000℃下高温烧结的，因此总的失重是Ti的化合物在加热过程中造成的，总失重率约为3%.质量损失过程主要包括3个阶段：室温至200℃，失重率为1.06%，这是因为吸附水和干燥时未脱去的乙醇脱附引起的；200～400℃，失重率为2.03%，这主要是由于羟基缩合反应，由无定形向锐钛矿相的转变而造成的；400～1 000℃，质量损失不明显为0.05%，主要是纳米晶粒表面的羟基基团的脱附造成的，TiO2表面一般存在Ti-OH和Ti-（OH）-Ti 2种类型的羟基基团，2种基团的脱附温度不同，所以羟基基团引起的失重温度较为宽泛[11].由图中差热曲线可知，在低温114℃出现小的吸热峰，对应Ti化合物的脱水脱醇.在328℃左右出现放热峰，对应有机基团的氧化和分解.在814℃出现小的放热峰，这是锐钛矿型TiO2向金红石型转变过程中放热产生的.同时也看到，在400～1 000℃基本没有质量损失，曲线趋于平滑，这是锐钛矿的晶相生长和由锐钛矿向金红石相转变的过程.2.1.2 煅烧温度对TiO2晶型及烧成温度的影响由图2a）可知，当煅烧温度低于700℃时，在2θ为25.2°（101），37.7°（004），48.0°（200）等处为锐钛矿型二氧化钛的特征峰，说明样品中只有锐钛矿型TiO2.当煅烧温度为700℃时，在2θ为27.3°（110），35.4°（101）等处出现金红石型二氧化钛特征峰，说明样品中开始有金红石型TiO2的出现.当煅烧温度为900℃时，样品中的TiO2全部为金红石型.由图2b）可知，微孔陶瓷载体主要成分为方石英型的SiO2，并伴随有少量的石英型SiO2和钙铝氧化物.样品经500℃煅烧，可以看到出现了锐钛矿型的TiO2，并且随着烧结温度的升高衍射峰强度逐渐增大，说明锐钛矿的晶型逐渐完整.当煅烧温度为900℃时，样品中开始有金红石型TiO2的出现这与2.1.1中在814℃出现小的放热峰是一致的.由图2中的a）和b）对比可知，经过负载后TiO2锐钛矿相向金红石相转变的温度有明显的提高，由700℃提高到900℃.说明微孔陶瓷载体阻碍了金红石型TiO2的形成，最终提高了锐钛矿型向金红石型的转变起始温度.在二氧化钛的晶型中，锐钛矿型比金红石型表现出更高的光催化活性，并且TiO2经负载后有更宽的锐钛矿型烧成温度，为了降低烧成成本，选定煅烧温度为700℃.从表1中可以看出，负载前后TiO2的晶粒尺寸都随着煅烧温度的升高而逐渐增大.在同一煅烧温度下，经过负载的TiO2的晶粒尺寸明显小于未负载TiO2的晶粒尺寸，这主要是因为载体阻碍了金红石型TiO2的形成.随着煅烧温度的升高，锐钛矿型TiO2向金红石型TiO2转变.由TiO2热力学焓随颗粒尺寸的变化[12]可知，当颗粒尺寸小于11 nm时，锐钛矿是最稳定的晶相.由表1可知制备锐钛矿TiO2的晶粒尺寸小于10 nm，因此样品中的锐钛矿型TiO2具有很好的稳定性.2.1.3 微孔陶瓷和TiO2/微孔陶瓷的显微和能谱分析由图3a）可以看出，微孔陶瓷中含有硅藻土的原始孔洞和由颗粒堆积产生的三维孔洞，气孔率较高，且孔隙分布均匀，此类陶瓷表面粗糙，具有较大的比表面积，是负载TiO2的理想载体.由图3a）和图3b）图对比可知，基体表面附有大量细小颗粒.图3c）为图3b）的放大图，由图3c）的结构和形貌，可以明显的看出陶瓷表面有分布均匀的颗粒，其大小在纳米级.将样品表面进行能谱分析，根据图4a）可知，微孔陶瓷主要由Si，O，Al，Mg，Ca等元素组成，其中Si，O，Al的含量较高，与2.1.2中微孔陶瓷主要为方石英相一致.在微孔陶瓷负载TiO2后，表面出现了大量Ti元素，并且O元素相对含量增加，Si，Al的含量明显下降.这主要是因为微孔陶瓷表面被大量Ti元素所覆盖，由于Ti与O结合为TiO2，因此O元素含量有所增加.结合显微和表面能谱分析可以说明，TiO2已经负载在微孔陶瓷表面，细小的TiO2晶粒均匀的分布在陶瓷表面与孔洞内.经过负载后既可以增加TiO2光催化材料的光照面积，又利于催化剂的回和收循环利用.2.1.4 傅立叶红外分析图5中a曲线为微孔陶瓷的红外吸收曲线，其中472.54 cm-1、774.65 cm-1和1 134.11 cm-1为SiO2中[Si-O]四面体形成的Si-O-Si的伸缩振动吸收峰.b曲线为干胶/微孔陶瓷的红外吸收曲线，对比a和b曲线可知Si-O-Si的伸缩振动吸收峰的峰位变化不大，有轻微偏移，但是峰强明显减弱，是因为微孔陶瓷表面负载了一层纳米二氧化钛.此外，在1 200～1 800 cm-1波段出现了新峰1 437.28 cm-1和1 554.57 cm-1，这是由醋酸中的羧酸根对称反对称振动所致.c曲线为TiO2/微孔陶瓷-700℃的红外吸收曲线，样品经干燥后偏移的峰位又回到原来位置，这可能是二氧化钛经过煅烧融入到微孔陶瓷载体中所致；出现的羧酸根对称反对称振动峰位消失，这是因为有机体挥发[13-14].由此说明，TiO2以物理方式粘附于微孔陶瓷载体.2.1.5 紫外-可见吸收光谱分析由图6可知，当煅烧温度为700℃时，TiO2粉体的吸收波长阀值λg=407.4 nm，负载后TiO2的吸收波长阀值λg=405.3 nm.通过公式Eg=1 240/λg计算得到，TiO2粉体的带隙能Eg为3.04 eV，负载后TiO2的带隙能Eg为3.06 eV.对比可知，负载后TiO2的吸收边有蓝移效应，这是TiO2与微孔陶瓷载体间的界面效应造成的.由2.1.2中XRD结果可知，在相同温度煅烧时，负载后二氧化钛的晶粒尺寸减小，这会增强TiO2的量子尺寸效应.量子力学理论认为[15]，带隙能量的改变量与半导体化合物粒子尺寸成反比，因此负载后锐钛矿型TiO2晶粒尺寸的减小导致带隙能的增大.TiO2的禁带宽度变宽，使电子-空穴对具有更强的氧化还原能力，从而有利于提高TiO2的光催化能力.此外，从紫外可见吸收光谱中还可以判断氧化钛中Ti4+的配位情况.在图a）和图b）中，233 nm和304 nm处有明显并且宽的吸收峰，这说明TiO2处于六配位状态，（Td）中心Ti4+离子到O配体的电子跃迁所致的[16]，因此图a）和图b）中的TiO2为锐钛矿相，与2.1.2中XRD结果700℃煅烧时，TiO2为锐钛矿相一致.2.2.1 亚甲基蓝的自光解和微孔陶瓷载体的吸附以亚甲基蓝溶液为目标降解物，在紫外灯照射而没有TiO2和微孔陶瓷的条件下测试亚甲基蓝的自身降解率.为了证明TiO2/微孔陶瓷对亚甲基蓝的去除率是以TiO2的光催化降解还是微孔陶瓷的吸附为主，选用没有负载TiO2的微孔陶瓷在相同条件下，测试微孔陶瓷对亚甲基蓝的去除率.图7中的A曲线是亚甲基蓝溶液仅在紫外灯照下的降解率，B曲线是微孔陶瓷在紫外灯照下对亚甲基蓝的去除率.由A曲线可知，亚甲基蓝溶液在紫外灯照下有一定的自降解作用，去除率约为2%.由B曲线可知，微孔陶瓷对亚甲基蓝溶液的去除率为86.153%，微孔陶瓷的表面及孔道存在许多强氧化性的羟基官能团，这使微孔陶瓷有良好的吸附性能.由于染料的自光解率很低，以下实验中忽略不计. 2.2.2 TiO2/微孔陶瓷使用量对亚甲基蓝去除率的影响图8为固定光照强度为10 mW·cm-2，TiO2/微孔陶瓷的使用量为0.1～1.25 g，随着时间的延长亚甲基蓝去除率的曲线图.首先亚甲基蓝溶液与负载型TiO2暗室搅拌30 min，然后打开紫外灯进行光催化反应.由图8可以看出，随着TiO2/微孔陶瓷使用量的增多，亚甲基蓝溶液达到完全去除的时间缩短.当负载型TiO2的投入量较少时，用来吸附目标降解物的陶瓷和降解目标降解物的TiO2位点很少，所以亚甲基蓝的去除速率很慢.当TiO2/微孔陶瓷使用量超过1 g时，去除率增加的趋势变化不大，这主要是因为当催化剂用量过多时，大量的二氧化钛不能参与降解过程，并且光照面积受容器的限制，所以亚甲基蓝的去除率不会随着TiO2/微孔陶瓷使用量的增加而一直增加[17-18]，因此TiO2/微孔陶瓷使用量1 g为宜.2.2.3 TiO2/微孔陶瓷的重复使用稳定性在实际应用中，TiO2光催化材料重复使用和稳定性尤为重要.由图9可知，随着使用次数的增加，亚甲基蓝的去除率降低.在初次使用TiO2/微孔陶瓷时，亚甲基蓝的去除率可达100%；在重复使用6次过程中，亚甲基蓝的去除率均高于90%；当重复第7次使用时，亚甲基蓝的去除率为89.97%.由以上结果可以说明，在去除亚甲基蓝的过程中，是以TiO2的光催化降解为主.因为微孔陶瓷是通过吸附作用而去除溶液中的染料分子，当再次使用时，由于前一次的吸附饱和而几乎丧失吸附能力.在多次使用过程中，TiO2/微孔陶瓷表现出较高的催化活性.这是因为TiO2不断将微孔陶瓷吸附的染料分子降解，而实现载体再生和再利用，实现高效的工作.相比郭宇[19]制备的TiO2/氧化铝重复使用5次过程中对亚甲基蓝的降解率为82%±3%，本实验制备的TiO2/微孔陶瓷具有更高的催化活性和更长的使用寿命.因此TiO2/微孔陶瓷的稳定性和使用寿命都较理想，使其在今后水处理领域的应用成为可能性.1）利用溶胶-凝胶和浸渍工艺，将TiO2负载到微孔陶瓷表面及孔道，并且细小的纳米级TiO2晶粒分布均匀，没有出现团聚现象，成功制备了高稳定性和高催化活性的纳米TiO2/微孔陶瓷光催化材料.2）通过在微孔陶瓷上负载TiO2，载体提高了TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变温度，使高催化活性的锐钛矿型TiO2的烧成温度宽化为500～800℃.3）经过微孔陶瓷负载TiO2后，TiO2的吸收边从407.4 nm减小到405.3 nm，出现蓝移现象，带隙能增加，由3.04 eV增加到3.06 eV，增加了0.02 eV，使电子-空穴对具有更强的氧化还原能力，提高了TiO2的光催化能力.4）TiO2/微孔陶瓷在700℃煅烧，使用量为1 g，紫外光照5 h时，对亚甲基蓝溶液6次降解过程的去除率均高于90%，TiO2/微孔陶瓷表现出较高的催化活性和使用稳定性.【相关文献】[1]陈桂华，葛昌华，潘富友，等.化学沉淀法制备纳米Fe/TiO2及其光催化活性的研究[J].人工晶体学报，2010，39（2）：433-439.[2]CARPIO E，ZUIGA P，PONCE S，et al.Photocatalytic degradation of phenol usingTiO2nanocrystals supported on activated carbon[J].J Mol Catal A：Chem，2005，228（1/2）：293-298.[3]孟宪谦，薛友祥，吕华，等，TiO2光触媒担载多孔陶瓷室内空气净化元件的研究[J].现代技术陶瓷，2004，25（2）：16-18.[4]董秋花，赵中一，高宏宇，等.负载TiO2陶瓷管治理室内空气中的甲醛[J].南昌大学学报，2005，27（3）：64-70.[5]PEILL N J，HOFFMANN M R.Development and optimization of a TiO2-coated fiber-optic cable reactor；photo-catalytic degradation of 4-chlorophenol[J].Environ Sci Technol，1995，29（12）：2974-2981.[6]MOHSENI M.Gas phase trichloroethylene（TCE）photo oxidation and byproduct formation：Photolysis vs.titania/silica based photocatalysis[J]. Chemosphere，2005，59（3）：335-342.[7]高如琴，郑水林，刘月，等.硅藻土基多孔陶瓷的制备及其对孔雀石绿的吸附和降解[J].硅酸盐学报，2008，36（1）：22-24.[8]李恒，杜庆洋，李国昌，等.淀粉固化法制备堇青石多孔陶瓷[J].人工晶体学报，2013，42（9）：1936-1939.[9]何秀兰，郭英奎，王春艳，等.多孔陶瓷负载TiO2光催化降解甲基橙溶液的研究[J].人工晶体学报，2015，44（2）：504-508.[10]高如琴，郝丹迪，耿悦.多孔陶瓷固载TiO2薄膜的制备及甲醛光催化动力学[J].复合材料学报，2016，33（1）：143-147.[11]BACSA R R，KIWI J.Effect of rutile phase on the photocatalytic properties of anocrystalline titania during the degradation of p-coumaric acid[J]. Applied Catalysis B：Environmental，1998，16（1）：19-29.[12]Zhang H，Banfield J F.Understanding polymorphic phase transformation behavior during growth of nanocrystalline aggregates：insights from TiO2[J]. 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《2024年纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究》范文
《纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究》篇一一、引言随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，光催化技术因其独特的优势和潜力，在环境治理和新能源开发领域得到了广泛关注。
纳米TiO2光催化剂以其高效的光催化性能、良好的化学稳定性和无毒性等优点，成为当前研究的热点。
本文将重点探讨纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究。
二、纳米TiO2光催化剂的制备纳米TiO2光催化剂的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法。
该方法通过将钛醇盐或无机钛盐溶于溶剂中，经过水解、缩聚等过程形成溶胶，再经过干燥、热处理等步骤得到纳米TiO2粉末。
三、纳米TiO2光催化剂的改性尽管纳米TiO2光催化剂具有诸多优点，但其仍存在一些局限性，如光生电子和空穴的复合率高、光谱响应范围窄等。
为了进一步提高其光催化性能，研究者们对纳米TiO2进行了改性研究。
改性方法主要包括掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、与其它半导体复合等。
1. 掺杂：通过在TiO2晶格中引入杂质元素，如氮、碳、铁等，可以改变其光学性质和电子结构，从而提高其光催化性能。
2. 贵金属沉积：通过在TiO2表面沉积贵金属（如Au、Ag、Pt等），可以形成肖特基势垒，抑制光生电子和空穴的复合，提高光催化效率。
3. 表面光敏化：通过将有机染料或半导体量子点等光敏剂吸附在TiO2表面，可以扩展其光谱响应范围，提高对可见光的利用率。
4. 与其它半导体复合：通过将TiO2与其它半导体（如CdS、SnO2等）进行复合，可以形成异质结，提高其光生电子和空穴的分离效率。
四、纳米TiO2光催化剂的应用研究纳米TiO2光催化剂在环境治理和新能源开发等领域具有广泛的应用。
在环境治理方面，纳米TiO2可用于降解有机污染物、净化空气和水质等。
在新能源开发方面，纳米TiO2可用于太阳能电池、光催化制氢等方面。
此外，纳米TiO2还可用于抗菌、自清洁等领域。
TiO2光催化材料的制备和性质
Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 6223–6226
Ti3+自掺杂提高TiO2可见光光催化制氢活性
{111} and {110} facets are prone to collect holes and electrons, respectively, which greatly improves the separation of holes and electrons.
TiO2光催化材料的制备和性质
曲文刚、汪莎莎、范聪敏 刘睿旸、林 玲、郭虹利
TiO2光催化简介
1972年，fujishima和Honda报道了以TiO2薄膜为电极，用 光能分解水制氢气。 1976 年，John.H.Carey报道了TiO2光催化氧化法用于除 去污水中的多氯联苯。
TiO2：传统光催化剂，已商业化（P25） 优点：光化学性质稳定、氧化能力强 无毒无害、价廉、无二次污染 缺点：Eg= 3.2 eV，对太阳能利用率低 光生电子和空穴复合效率高，量子产率低
blue powders are obtained The imidazole will react with oxygen and form CO, CO2, NO, NO2, etc. The Ti(IV) could be reduced to Ti(III)by the reducing gas (CO and NO). J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11856–11857
J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11856–11857
Ti3+自掺杂提高TiO2可见光光催化制氢活性
0.300g titanium powder
纳米TiO_2的制备及其对甲醛的光催化降解性能
纳米TiO_2的制备及其对甲醛的光催化降解性能
李辉勇;金密;周军;李志光;戴翔;赵律
【期刊名称】《精细化工中间体》
【年(卷),期】2006(36)4
【摘要】以硫酸钛为前驱体,采用沉淀-溶胶法制备纳米TiO2,进行甲醛的光催化降解实验,考察了制备条件对光催化性能的影响。
结果表明:当硫酸钛浓度为
0.05mol/L、水解温度80℃、时间4h,0.10mol/LKOH聚沉、pH=2、熟化温度90～100℃、时间10min,煅烧温度450℃、时间4h时,制得的纳米TiO2对甲醛
的降解效率6h内可达78%。
【总页数】4页(P43-45)
【关键词】二氧化钛;光催化;降解;甲醛
【作者】李辉勇;金密;周军;李志光;戴翔;赵律
【作者单位】湖南农业大学理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN104.3
【相关文献】
1.TiO_2/SiO_2复合纳米纤维的GQDs改性及其对甲醛的可见光催化降解性能 [J], 宁伟伟;陈超;张青红;王宏志;李耀刚
2.锐钛型纳米TiO_2光催化降解甲醛性能研究 [J], 杜剑桥;王兰武;邱发礼;吕绍洁
3.Ce掺杂纳米TiO_2光催化剂的制备及降解甲醛的研究 [J], 李世平;陶冶;刘培英
4.B/Y^(3+)共掺杂纳米TiO_2催化剂的制备及其降解甲醛的光催化性能评价 [J], 杨轶;宋剑飞
5.掺Ag纳米TiO_2光催化降解甲醛性能研究 [J], 周冉冉;裴英琪;何小庆;倪婉敏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
纳米TiO_2复合涂料的研制及其降解空气中甲醛的研究
纳米TiO_2复合涂料的研制及其降解空气中甲醛的研究I. 引言A. 问题提出B. 目的和意义II. 纳米TiO_2复合涂料的研制A. 纳米TiO_2的制备B. 复合涂料的制备C. 复合涂料的性质分析III. 降解空气中甲醛的研究A. 实验设计B. 降解甲醛的实验结果C. 反应机理分析IV. 影响因素的研究A. 光照强度的影响B. 二氧化碳浓度的影响C. 水蒸气浓度的影响V. 结论和展望A. 纳米TiO_2复合涂料的降解效果B. 未来的研究方向和应用前景I. 引言甲醛是一种常见的VOCs (挥发性有机化合物) ，广泛存在于家具、家居装饰、建筑材料等生活中的物品中。
它的存在对人体健康造成危害，严重的甚至会引起癌症。
目前防治甲醛主要采用新风换气、添加活性炭等方法，但这些方法存在一些问题，例如严重浪费能源，不利于节能环保。
近年来，纳米TiO2复合涂料作为一种新型的净化材料，引起了研究者的广泛关注。
与传统方法相比，它具有能耗低、降解效率高、成本低廉等优点。
纳米TiO2复合涂料能够利用阳光或紫外线照射产生的电子在材料表面与空气中的甲醛发生反应，将甲醛转化成无害的CO2和H2O，从而实现清洁净化空气的目的。
因此，研发高效纳米TiO2复合涂料，对于改善室内空气质量，保护人民健康，具有非常重要的意义。
本文将介绍纳米TiO2复合涂料的研制过程，以及其在降解空气中甲醛方面的应用研究。
首先，我们将介绍纳米TiO2复合涂料的制备方法与性质分析。
然后，我们将介绍我们的实验设计以及实验结果，包括复合涂料对甲醛降解的效率和反应机理的分析。
接着，我们会探究一些影响甲醛降解效率的因素，如光照强度、二氧化碳浓度和水蒸气浓度等。
最后，我们将就研究结果进行总结，并展望纳米TiO2复合涂料的未来发展前景。
II. 纳米TiO2复合涂料的研制A. 纳米TiO2的制备纳米TiO2是制备纳米TiO2复合涂料的关键材料，其制备方法包括沉淀法、水热法、气相法等。
微波改性Ce／TiO2光催化剂的制备及其降解活性艳红3BS的研究
ＨＵ ｈ ｎ —Ｕ ，Ｌ Ｕ ａ －ｉｎ ， Ｙ ＮＧ Ｄａ ，ＨＥ ｉ —／ Ｃ ｅ ｇＺ Ｏ Ｉ Ｂ ｏ ａ ｇ Ａ ｎ ｊ Ｊｎｘｎ
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未见 文献 报 道 ． 文 通过 溶 胶 一凝 胶 技术 及 微波 技术 ， 本 制备 了 ＴＯ 及 Ｃ ／ｉ ｉ： ｅ Ｏ 光催 化 剂 ， 究 了铈 掺 杂 和微 Ｔ 研 波辐 射 复合 改性 方 法对 活性 艳 红 ３ Ｓ降解性 的影 响． Ｂ
１ 试 验
１１ 试 剂及 仪 器 ．
胡成佐 ，刘保江 ，杨 丹 ，何瑾馨
（ 东华大学化学－ ． 与生物 工程 学院， ９ｚ ￣－ 纺织面料技 术教 育部重点 实验 室，上海 ２ １２ ） ０ ６ ０
摘 要 ： 利 用溶胶一 凝胶 法合成了 ＴＯ 及 Ｃ／ｉ ｉ ｅ Ｏ 光催化 剂， Ｔ 并用微波进行处理 ． Ｘ Ｄ对合 成的纳米光催化剂微观结构及 借助 Ｒ
试 剂 ： 酸 正 丁酯 、 水 合 硝 酸铈 ｆ 药集 团化 学 钛 六 国 试 剂有 限公 司） 醋酸 （ 波 尔化 学 试剂 有 限公 司） ， 冰 上海 ，
纳米TiO2光催化剂的制备研究
纳米TiO2光催化剂的制备研究作者：冯灿灿王灵钰马丹孟静静杨志广来源：《科教导刊·电子版》2017年第03期摘要光催化技术已经成为治理环境问题的最具潜力的技术方法之一。
纳米TiO2作为一种新型的无机半导体功能材料因其本身具有无毒、价格低廉、光催化活性高、不产生二次污染以及良好的化学和热稳定性等优点而使其成为优异的半导体光催化剂，在降解空气和水中的污染物方面具有很好的发展前景。
本文主要分析了目前纳米TiO2光催化剂的多种制备方法及其特点，并对其未来的发展趋势进行了阐述。
关键词纳米TiO2 光催化剂制备方法中图分类号： TQ174.75 文献标识码：A随着工业化和城镇化的快速发展，环境污染已经越来越严重，并且直接影响人们的身体健康。
自从1972年日本东京大学Fujishima A和Honda K两位教授发现TiO2能够光催化分解水制氢以来，半导体光催化技术逐渐成为人们研究的一个热点领域，因此光催化降解有机污染物是一种有效的解决环境问题的方法。
在众多的半导体光催化剂中，纳米TiO2作为一种重要的宽带隙半导体光催化材料，具有原料易得、无毒、催化活性高、化学性质稳定、高氧化能力、价格低廉等优点，在光催化降解有机污染物、催化剂载体、太阳能电池、气体传感器以及自清洁材料等许多研究领域有着广泛的应用[1-4]。
纳米TiO2光催化剂的光催化降解原理是在光照射下产生光生电子-空穴对，这些电子-空穴对具有极强的氧化还原性，能与TiO2表面吸附水、氧气以及有机污染物发生一系列的氧化还原反应将有机污染物最终降解为CO2、H2O和其它无毒的无机小分子等。
纳米TiO2许多独特的物理化学特性在很大程度上受到其制备方法的影响，本文主要分析了目前纳米TiO2光催化剂的制备方法及其特点，并对其未来的发展趋势进行了阐述。
1纳米TiO2光催化剂的制备方法目前纳米TiO2光催化剂的制备方法主要有固相法、气相法和液相法等3种方法。
tio_2气凝胶光催化剂的制备及响应面优化的研究
tio_2气凝胶光催化剂的制备及响应面优化的
研究
Tio2气凝胶光催化剂的制备及响应面优化的研究是一个重要的绿
色化学课题。
TiO2光催化剂有独特的催化性能，它可以用于污染物去除，太阳能光谱技术，研究人员正在努力开发出更高效率、更安全、
更易于使用的TiO2气凝胶光催化剂。
在催化剂的制备过程中，一般都采用改性TiO2的溶剂法制备Tio2
气凝胶光催化剂，这是一种多相反应的合成方法，这种方法的优势在
于改变TiO2的表面活性，从而提高催化剂的活性、稳定性及光谱和结
构的响应性。
催化剂的响应面优化研究主要用于改善催化剂的活性，改善催化
剂的结构和光吸收特性，以及改善催化剂的光谱和结构响应性。
在催
化剂的响应面优化研究中，常用的方法包括表面改性，改变溶剂浓度、添加抗热剂、改变溶液pH值等。
在实验室尝试中，研究人员发现，对TiO2气凝胶光催化剂而言，表面改性有助于改善催化剂的活性，提高
催化剂的稳定性，改变溶剂浓度有助于改善催化剂的结构和物理化学
性质，改变溶液的pH值有助于改变催化剂的光吸收特性和改善催化剂
的光谱和结构响应性。
此外，添加抗热剂也有助于改善催化剂的稳定性。
通过上述的分析，研究人员可以制备出高效率、安全、易于使用
的TiO2气凝胶光催化剂，并进一步优化催化剂的响应面，从而使催化
剂具有良好的活性、稳定性和光谱和结构响应性。
用于降解NOx和VOCs的光催化剂TiO2的制备方法探讨
专论石油化工腐蚀与防护CORROSION&PROTECTION IN PETROCHEMICAL INDUSTRY2019年第36卷第2期引用格式:王佳佳，李福文,熊仁艳•用于降解NO*和VOCs的光催化剂TiO2的制备方法探讨[J]・石油化工腐蚀与防护,2019,36(2): 26-29.WANG Jiajia,LI Fuwen,XIONG Renyan.Discussion on Preparation of Photocatalyst TiO2for Degradation of N0x and VOCs[J]. Corrosion&Protection in Petrochemical Industry',2019,36(2)：26-29.用于降解NO*和VOCs的光催化剂Ti（）2的制备方法探讨*王佳佳，李福丈，熊仁艳（中国铝业集团有限公司，北京100082）摘要：氮氧化物（NOJ及挥发性有机汾染物（VOCs）是二次PM2.5形成的重要前体物，也是国内雾霾形成的重要因素之一；光催化技术具有反应条件温和、能耗低和无需额外加入反应物等优点，已经成为降解大气环境中NO,及VOCs的有效技术手段。
光催化技术的核心是光催化剂，光催化技术实现产业化应用的关键是研制出高效宽谱响应的光催化剂。
该文总结了光催化剂TiO2的制备方法，探讨了改进TiO2光生电子-空穴对的复合率较高和光吸收波长范围狭窄两个问题的方法O关键词：降解；N0x;VOCs;光催化剂；光化学腐蚀；制备光催化技术是近年来发展起来的一种污染物降解技术。
利用该技术，可在太阳光及空气中的氧气作用下，把NO、和VOCs等污染物催化降解为二氧化碳和水。
光催化技术具有反应条件温和、能耗低和无需额外加入反应物等特点,在国外的大气环境治理方面得到了广泛应用〔切。
光催化技术的核心在于光催化剂。
1972年, A.Fujishima和K.Honada首次发现n型半导体TiO2电极能催化分解水，其后科研人员研究了很多光催化剂，研究比较多的光催化剂大都属于n 型半导体。
纳米TiO2的光催化性能及其在有机污染物降解中的应用
纳米TiO2具有光催化性能，利用太阳光能将有机污染物矿化为CO2和H2O......纳米TiO2的光催化性能及其在有机污染物降解中的应用魏刚黄海燕熊蓉春北京化工大学 (100029)摘要纳米TiO2具有光催化性能，利用太阳光能将有机污染物矿化为CO2和H2O。
从TiO2的光催化降解机理入手，详细讨论了影响纳米TiO2光催化性能的因素及提高光催化性能的方法，列举了纳米TiO2在有机污染物光催化降解中的应用，提出了目前尚且存在的一些问题及其解决的途径。
关键词TiO2光催化有机污染物降解1前言随着石油工业的发展，以石油裂解产物为原料进行合成的有机产品越来越多，不可避免地带来环境污染问题。
随着对环境认识的不断深入和水处理技术不断提高，利用半导体光催化作用降解和消除有害有机物，就引起人们极大的关注，这种方法具有高效、节能、不存在二次污染等特点，显示出良好的应用前景。
其中，纳米TiO2尤为引人注目。
纳米TiO2在光照射下产生强烈的氧化能力，可把水和空气中的许多难分解有毒有机污染物氧化分解为二氧化碳、水等无机物，其优点是：反应条件温和，能耗低，在紫外光或太阳光照射下即可发生光催化反应；反应速度快，废水停留时间仅需要几分钟到几小时；降解没有选择性；无二次污染；应用范围广。
2机理TiO2属于Ｎ型半导体材料，具有能带结构，一般由填满电子的低能价带和空白的高能导带构成，价带和导带间存在禁带。
TiO2的禁带宽度为3.2eV，当它吸收波长小于或等于387.5nm的光子后，价带上的电子(ｅ-)被激发跃迁至导带，形成带负电的高活性电子e cb-。
同时，在价带上产生带正电的空穴(h vb+)，在电场作用下，电子与空穴分离并迁移到粒子表面。
光生空穴有很强的捕获电子能力，具有强氧化性，可将吸附在TiO2表面的ＯＨ－和Ｈ２Ｏ分子氧化成·ＯＨ自由基。
其反应机理可用下式表示：TiO2＋H2O→ｅ-＋ｈ+Ｈ+＋Ｈ2Ｏ→·ＯＨ＋Ｈ+Ｈ+＋ＯＨ-→·ＯＨＯ2＋ｅ-→·Ｏ2-·Ｏ2-＋Ｈ+→ＨＯ2·２ＨＯ2·→Ｏ2＋Ｈ2Ｏ2Ｈ2Ｏ2＋Ｏ2-→·ＯＨ＋ＯＨ-＋Ｏ2·ＯＨ自由基的氧化能力很强，能将大多数有机污染物及部分无机污染物氧化降解为ＣＯ2，Ｈ2Ｏ等无害物质，且·ＯＨ对反应物无选择性，在光催化氧化中起着决定性作用。
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N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S0前言TiO 2是一种宽禁带半导体，当被波长小于385nm 的光照射后，能够激发产生光生电子－空穴对。
电子和空穴与TiO 2表面吸附的H 2O 分子、OH -、氧分子等发生反应，生成强氧化性的羟基自由基和超氧离子自由基[1]。
这些活泼自由基可将目标污染物直接氧化成CO 2、H 2O 等无机小分子，而且氧化反应一般不停留在中间步骤，不产生中间产物，对环境无二次污染。
因此，TiO 2成为当前应用最广泛并且最具潜力的一种光催化剂。
在光催化涂料研究方面，日本一直走在世界的前列，他们首先提出了在传统建筑涂料中添加纳米光催化材料，使其增加光催化空气净化功能的解决方案。
如今，在日本，不少企业已经开发出纳米TiO 2光催化涂料并实现了商业化生产。
近年来，美国、德国等发达国家在光催化涂料方面的发展也相当迅速，在此方面的报导也呈增加的趋势[2]。
我国对光催化的研究起步较晚，与发达国家相比，在光催化领域从基础研究到开发应用都存在一定的差距。
我国对光催化涂料的研究，目前大都处在研究开发阶段，在涂料的分散性、稳定性、耐候性、光催化活性以及粘合剂的选择等方面还存在一些问题。
针对这些问题，本文制备了有机硅树脂和TiO 2光催化涂料，并通过其对NO x 气体的降解作用，研究了它的光催化活性。
1实验1.1试剂及原料钛酸丁酯[Ti （OC 4H 9）4]：化学纯，≥98%，天津乐泰化工科技有限公司；无水乙醇（EtOH ）、冰乙酸（HAc ）：分析纯，≥99.5%，天津乐泰化工科技有限公司；浓盐酸（HCl ）：分析纯，36%～38%，北京化工厂；正硅酸乙酯-28[Si （OEt ）4]：分析纯，天津市博迪化工有限公司；NO x 气体：国家环境总局标准样品研究所；蒸馏水，市售。
1.2主要实验仪器SSJ －14D 型箱式高温电阻炉：洛阳神佳窑业有限公司；CS101型电热鼓风干燥箱：重庆试验设备厂；85-2型磁力电TiO 2光催化涂料的制备及其对NO x 气体的降解性能李艳稳，石云兴，王珂，吴文伶（中国建筑股份有限公司技术中心，北京101300）摘要：以钛酸丁酯为前驱体，无水乙醇为溶剂，采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO 2粉体；结合自制有机硅树脂制备了TiO 2光催化涂料，并研究了其对NO x 气体的降解作用。
结果表明，在紫外灯照射下，涂料对NO x 气体的降解率在5min 内可达85%；在荧光灯照射下达到相同降解率所需时间较长。
研究结果可为光催化涂料在环境改善方面的应用提供参考。
关键词：TiO 2；有机硅树脂；光催化涂料；NO x 降解中图分类号：TU 56+1.69文献标识码：A 文章编号：1001-702X （2011）05-0059-04Preparation of the TiO 2photocatalysis coating and its degradation property on NO x gasL I Yanwen ，S HI Yunxing ，W ANG Ke ，W U Wenling（Technology C enter of CSCEC ，Beijing 101300，C hina ）Abstract ：Nano Titanium dioxide （TiO 2）powder was prepared by sol-gel method with tetrabutyl titanate [Ti （OC 4H 9）4]as precursor,and anhydrous alcohol （EtOH ）as solvent.The photocatalysis coating was prepared with TiO 2powder and silicone resin ，and its degradation property on NO x gas was studied.It was found that the degradation rate was 85%in 5minutes with ultraviolet radiation as lamp-house.It would need more time for the same degradation if the lamp-house was fluorescent lamp.These results were useful for the application of photocatalysis coating on environmental improvement.Key words ：titanium dioxide ；silicone resin ；photocatalysis coating ；degradation of NO x收稿日期：2011-01-26作者简介：李艳稳，女，1981年生，河北衡水人，硕士，工程师，主要从事光触媒材料的研究。
全国中文核心期刊59··新型建筑材料2011．5热搅拌器：惠智仪诚（北京）科技发展有限公司；反应箱：1m ×1m ×1m ，自制；紫外灯：FL-8W ，5T ，广东江门市荷塘飞龙照明电器厂；42C 型化学发光NO-NO 2-NO x 分析仪、146i 型零气发生仪（用于稀释NO x 气体）：美国热电子公司。
1.3纳米TiO 2粉体的制备据资料显示[3]，纯锐钛型TiO 2具有很强的光催化活性，而当其中掺杂少量的金红石型TiO 2时，光催化能力可得到进一步提高。
本实验分别以钛酸丁酯和无水乙醇为前驱体和溶剂，冰乙酸为抑制剂，浓盐酸为催化剂，制备了纳米TiO 2溶胶，经高温处理后得到混晶型TiO 2，原材料配比见表1。
表1制备TiO 2溶胶的原材料配比实验步骤如下：（1）室温条件下，将钛酸丁酯与所需剂量2/3的无水乙醇混合，边搅拌边逐滴加入冰乙酸，继续电磁搅拌30min 。
标记为溶液A 。
（2）将剩余的无水乙醇与蒸馏水及少量浓盐酸均匀混合，标记为溶液B 。
（3）在搅拌状态下，将溶液B 逐滴加入到溶液A 中，并用浓盐酸调节混合溶液的pH 值至3左右，继续搅拌1h 。
得到淡黄色TiO 2溶胶，陈化至凝胶状态，待用。
（4）将凝胶干燥后置于高温电阻炉中，600℃下恒温煅烧2h ，冷却后取出，得到TiO 2粉体。
1.4有机硅树脂的制备粘合剂是涂料中的主要成膜物质，它的作用是将TiO 2粉体牢固地附着在基体表面形成坚韧的涂层。
作为光催化涂料的粘合剂，应该既能与基体结合牢固，又能保持纳米TiO 2的光催化活性，耐老化性、耐水性好。
有机粘合剂容易被光催化涂料氧化而导致涂料脱落；常用的水玻璃等无机粘合剂具有较强的耐腐蚀性和抗氧化性，但结构致密，容易将TiO 2完全包裹，无法发挥其光催化作用。
综合考虑上述要求，本文选择有机硅树脂作为主要成膜物质。
有机硅树脂耐酸碱，化学性质稳定，不易被光氧化而老化，耐热性及耐水性较好；固化后能形成细孔发达的多孔质涂层，透气性好，有利于纳米TiO 2与光和废水接触；并且附着力强，不易脱落，完全满足光催化涂料粘合剂的要求[4]。
1.4.1原材料配比的确定硅酸乙酯在酸性和碱性环境下都可以水解，碱性水解主要用于制备耐火材料，而酸性水解多用于制备涂料。
在酸性条件下，原硅酸乙酯的水解反应过程可用下式表示[5]：硅酸乙酯完全水解后生成SiO 2，如式（4）所示：纯SiO 2是没有粘性的，实际上制备粘合剂过程中硅酸乙酯只有部分水解，假设参加水解反应的水分子量为2x ，则反应如式（5）所示：将x 定义为硅酸乙酯的水解度，则水的用量为2x 。
而溶剂的用量则要根据粘合剂中的SiO 2当量[假设粘合剂中的Si 全部以SiO 2的形式存在，则粘合剂中SiO 2所占的百分比定为SiO 2当量，用（SiO 2）%表示]按式（6）确定：W 溶剂＝M SiO 2（SiO 2）%×n -W H 2O -W S i （OE t ）4（6）式中：W 溶剂———涂料中溶剂的质量，g ；M SiO 2———SiO 2的摩尔质量，g ；n ———涂料中硅酸乙酯的物质的量，mol ；W H 2O ———涂料中水的质量，g ；W S i （OE t ）4———涂料中硅酸乙酯的质量，g 。
本实验选择了无水乙醇作为溶剂，浓盐酸为催化剂，水解度为60%，SiO 2当量为10%。
根据经验数据，酸的添加量按硅酸乙酯质量的0.09%计算，则各原料配比见表2。
表2制备有机硅树脂的原材料质量比1.4.2试验步骤（1）将硅酸乙酯与无水乙醇混合（电磁搅拌30min ），标记正硅酸乙酯-28无水乙醇水浓盐酸（36%）208370.421.30.52项目钛酸丁酯无水乙醇冰乙酸蒸馏水体积比摩尔比1.0012.56150.3320.163H 5C 2O —S i —OH +H +←→C 2H 5O C 2H 5OH 5C 2O —S i —OHC 2H 5O C 2H 5O H+（2）C 2H 5OC 2H 5O C 2H 5OC 2H 5O 酸H 5C 2O —S i —OC 2H 5+H 2O →H 5C 2O —S i —OH +HOC 2H 5（1）H 5C 2O —S i —OH +HO —C 2H 5O C 2H 5O H+S i —OC 2H 5OC 2H 5OC 2H 5→H 5C 2O —S i —O —C 2H 5OC 2H 5OS i —OC 2H 5+H 2O +H +OC 2H 5OC 2H 5（3）H 5C 2O —S i —OC 2H 5+2x H 2O →S i O 2x （OC 2H 5）4（1-x ）+4x C 2H 5O H C 2H 5OC 2H 5O（5）H 5C 2O —S i —OC 2H 5+2H 2O →S i O 2+4C 2H 5O HC 2H 5OC 2H 5O（4）李艳稳，等：Ti O 2光催化涂料的制备及其对N O x 气体的降解性能60··为溶液A；（2）将水与浓盐酸均匀混合，标记为溶液B；（3）将溶液B逐滴加入溶液A中，40℃下水解5h，制得有机硅树脂。
1.5光催化涂料的制备及样品准备在上述有机硅树脂中加入TiO2粉末，添加量为树脂质量的5%，超声分散15min，得TiO2光催化涂料。
用毛刷将涂料均匀刷涂在白纸上，室温固化后待测。
1.6光催化效果检测以NOx 气体为研究对象，检测TiO2光催化涂料的光催化效果。
光催化降解NOx气体实验在如图1所示的密闭反应箱中进行，将涂有TiO2光催化涂料的白纸用无机胶粘贴在反应箱的底部和四壁。