掺氮TiO2薄膜及其光催化去除水中氮
纳米TiO2光催化降解水体中有机污染物
纳米TiO2光催化降解水体中有机污染物纳米TiO2光催化技术为一种有效的水体净化方法，可用于降解水体中的有机污染物。
本文将详细介绍纳米TiO2光催化降解有机污染物的原理、应用和未来发展趋势。
1. 简介水体污染是当前环境问题的重要方面之一，有机污染物的存在严重威胁水生态系统的健康和人类的生存。
因此，研究和开发高效的水体净化技术变得尤为重要。
纳米TiO2光催化技术凭借其高效、无毒、无副产物、易操作等优势，被广泛应用于水体净化领域。
2. 纳米TiO2光催化的原理纳米TiO2光催化技术是通过TiO2纳米颗粒的吸光吸收能量，形成带隙激发，产生电子和空穴对，进而参与化学反应。
在光照的作用下，纳米TiO2表面形成活性氧种，如羟基自由基和超氧阴离子自由基等，这些活性氧种具有较强的氧化能力，可将有机污染物分解为无害的物质。
3. 纳米TiO2光催化应用案例纳米TiO2光催化技术在水体净化领域有着广泛的应用。
以染料为例，纳米TiO2光催化技术可将有机染料降解为无色的无害物质。
此外，纳米TiO2光催化技术还可用于降解苯酚、有机酸类、农药等有机污染物。
这些应用案例充分展示了纳米TiO2光催化技术在水体净化中的潜力和优势。
4. 纳米TiO2光催化的改进方向虽然纳米TiO2光催化技术具有广泛的应用前景，但仍然存在一些问题需要解决。
首先，纳米TiO2材料的光催化效率仍有提升空间，需要进一步改进催化剂的结构和合成方法。
其次，纳米TiO2光催化技术受光照强度、温度等外部条件的影响较大，需要优化反应条件以提高降解效率。
此外，考虑到纳米TiO2颗粒对环境的潜在风险，还需要研究纳米TiO2的生物降解性以及对水生态系统的影响等问题。
5. 结论纳米TiO2光催化技术作为一种高效、环保的水体净化方法，具有重要的应用前景。
通过对纳米TiO2的研究和改进，可以进一步提高光催化降解有机污染物的效果，为水体净化事业做出更大的贡献。
未来，纳米TiO2光催化技术有望成为一种重要的工程应用，为改善水环境质量和保护生态环境做出积极的贡献。
氮掺杂TiO2纳米粉体的制备及其可见光催化性能
（ ｎ ｔｔ ｔ ｆＮｕ ｌ ａ ｎ ｗ ｅ ｇ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ｉ ｇ ｕ Ｉ ｓ ｉ ｅ ｏ ｃｅ ｒａ ｄ Ｎｅ Ｅｎ ｒ ｙ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｔｓｎ ｈ ａ ｕ
Ｕｎ ｖ ｒｉｙ， ｉｎ ０ ０ ４， ｈ ｎ ） ｉｅ ｓｔ Ｂｅｊ ｇ １ ０ ８ Ｃ ｉ ａ ｉ
ｔｔ ｎ ｔ ｎ ｅ ｓ ｓ ｕｒ ｅ Ｔｈｅ ｓ ｍ ｐ ｅ ｒ ｈａ ａ ｔ ｒｚ ｄ ａ ｎ ｌ ｚ ｄ ｂｙ ＸＲＤ ，ＸＰＳ ａ ｉａ ａ ｅ ａ ｄ ｕｒ ａ ａ ｏ ｃ ． ａ ｌ ｓ ｗｅ ｅ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｅ ｎｄ ａ ａ ｙ ｅ ｎｄ １年 ３期
氮 掺 杂 Ｔ Ｏ２ 米 粉体 的 制备 及 其 可见 ｉ 纳 光 催 化 性 能
Ｐｒ ｐａ ａ ｉｎ ａ ｓｂ ｅ Ｌｉ ｈｔＰｈｏ ｏ ａ ａｙ ｉ ｃ ｉ ｉｙ ｅ ｒ ｔｏ ｎｄ Ｖｉｉ ｌ ｇ ｔ ｃ ｔ ｌ ｔｃ Ａ ｔｖ ｔ ｏ ｔ ｏ ｅ — ｏ ｅ ａ ｏ Ｔｉ ｗ ｄ ｒ ｆＮｉｒ ｇ ｎ ｄ ｐ ｄ Ｎ ｎ — Ｏ２Ｐｏ ｅｓ
ｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｉ ｅ ＵＶ— ｓ ｄ ｆｕ ｅ ｒ ｆｅ ｔ ｎ ｅ ｓ ｅ ｔ ｏ ｃ ｐ （ ｅ ａｕ ｅａ ｄ ｔ ． ｍ Ｖｉ ｉ ｓ ｅ ｌ ｃ ａ ｃ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ＤＲＳ） ｒ ｓ ｌｓ ｉ ｄ ｃ ｔ ｈ ｔ ａｌ ｓ ｍ ｐ ｅ ｆ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉａ ｅ ｔ ａ ｌ ａ ｌ ｓ ｈ ｖ ｅ ｈ ｆ ， ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｓ ｒ ｔｏ ａ ｄ ｏ ｈ ａ ｌ ａ ｃｎ ｄ ａ ０ ℃ ｆ ｒ ａ ｏ ｒ ｓ ｉｔ ｄ ｕ ｏ ａ ｅａｒ ｄ ｓ ｉ ｔ ｎ ｈ ｂ ｏ ｐ ｉ ｎ ｂ ｎ ｆ ｔ ｅ ｓ ｍｐ ｅ ｃ ｌｉ ｅ ｔ ４ ０ ｏ ｎ ｈ ｕ ｈ ｆ ｅ ｐ ｔ
TiO2光催化氧化去除水中有机污染物
１７ ９ ６年 ， ｈ ｔ发 现 ， 近 紫外 光 的照 射下 ， Ｊ ｎ ｏ ］ 在 曝
气 ＴＯ 悬 浊液 ， 度 为 ５ ｇ ｉ２ 浓 ０ ， Ｌ的多 氯联 苯经 Ｏ ．ｈ ５ 的光反 应 ． 即可全 部脱氯 。这 是最早 的关 于 ＴＯ 光 ｉ
硝酸 盐 ． 在 Ｓ 三 氮杂 苯类 的除草 剂 中 ， 环上 含 但 一 苯
研 究进 展 ， 化 剂 及 载 体 ， 催 以及 反 应 的 影 响 因素 等 概 况 。
关键 词 ： 光催 化 氧 化 ； 有机 污 染物 ；ｉ２ ＴＯ 光催 化 剂
中 图分 类 号 ： ０ Ｘ７ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ８ ９ ０ ２ ０）４ ０ ５ — ３ １ ０ — ５ ０（０１ ０ — ０ ６ ０
ｒ ａ ｔｏ ｒ ｔ ． ｅ ｃ ｉｎ ａ ｅ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｈ ｔｃ ｔ ｙｉ ｘｄ ｔ ｎ ｒａ ｉ ｏｌｔｎｓ ＴＯ２ ｙ ｒ ｓ ｐ ｏｏ ａａｔ ｃ ｏ ｉａｉ ；ｏｇ ｎｃ ｐ ｌ ａ ｔ ； ｉ ｌ ｏ ｕ
以 ｎ型半 导体 进行 光催 化氧 化 ， 由于催 化 剂结 构 简ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 、 操作 条 件 容 易控 制 、 化能 力 强 且无 二 次 氧
作 一综 述 。 １ 光催化 氧化 去除有 机污 染物 的能 力
等 研 究发 现 ， 光催 化 氧化 处理 能使 它们 完 全无机
化， 并且 定量 生成 Ｐ 、ｏ － ０ ｓ ？等离 子 。
含氮 有机 物 的降 解过 程相 对 复杂 ， 如果 含有 １
个 氮原 子 ， 化 的最 初产 物 为氨 ， 后 继续 氧 化 为 氧 然
Ｓｕ ｙ ０ ｉ ｈ ｔｃｔｌｔ ｉａｉｎ ｏ ｇ ｎｃＰ ｌ ｔｎｓｉ ｔｄ ｎ Ｔ Ｏ２Ｐ ｏｏ ａａｙｉ Ｏｘｄ ｔ ｆＯｒａ ｉ ｏｌ ａ ｔ ｎ ｃ ｏ ｕ
氮掺杂二氧化钛的制备及性能
氮掺杂二氧化钛的制备及性能氮掺杂二氧化钛的制备及性能一、引言二氧化钛（TiO2）是一种具有广泛应用前景的重要半导体材料，其独特的光电性能使其成为光催化、光电器件等领域的研究热点。
然而，纯二氧化钛在可见光范围内的光催化活性较低，限制了其在环境净化、水分解、有机废水处理等方面的应用。
为了提高二氧化钛的光催化性能，研究者们进行了大量的尝试，其中掺杂是改善其可见光催化性能的有效方法之一。
掺杂是指在材料中加入一定量的其他元素，以改变其特性。
氮掺杂是指在二氧化钛晶体结构中加入氮元素，以减小其能带宽度，使其能带边缘能级向可见光区域转移，从而增强其可见光吸收能力和光催化活性。
二、氮掺杂二氧化钛的制备方法氮掺杂二氧化钛的制备方法主要包括溶液法、气相法和固相法三种。
1. 溶液法溶液法制备氮掺杂二氧化钛的过程相对简单，操作灵活性高。
常见的方法是先制备二氧化钛的前驱体，如氯化钛或硝酸钛，然后在含有氮源的溶液中进行水解和热处理。
2. 气相法气相法通常是利用化学气相沉积（CVD）技术，在二氧化钛表面沉积一层氮化钛薄膜。
该方法需要较高的温度和气氛控制，适用于制备薄膜和纳米颗粒。
3. 固相法固相法是指在二氧化钛晶体中加入氮元素，然后通过热处理使其结合形成氮掺杂二氧化钛。
该方法通常需要高温和较长的反应时间，但可以获得高度掺杂的材料。
三、氮掺杂二氧化钛的性能及应用1. 光催化性能氮掺杂二氧化钛在可见光区域具有更好的吸光性能，因此能够充分利用太阳光进行催化反应。
实验结果表明，掺杂量适宜时，氮掺杂二氧化钛的光催化活性明显提高，其在有机废水处理、空气净化和光电化学水分解等领域具有广泛应用前景。
2. 光电性能氮掺杂能够改变二氧化钛的电子结构，增强其导电性能。
因此，氮掺杂二氧化钛在光电器件中有很好的应用潜力，如太阳能电池、光电催化电池等。
3. 其他性能氮掺杂还可以改变二氧化钛的表面性质，如亲水性能、电化学性能等。
因此，氮掺杂二氧化钛还可以应用于自洁材料、电化学传感器等领域。
氮掺杂二氧化钛的制备及性能
氮掺杂二氧化钛的制备及性能氮掺杂二氧化钛的制备及性能一、引言二氧化钛（TiO2）作为一种重要的半导体材料，具有良好的光催化性能和光电化学性能。
然而，纯TiO2的禁带宽度较大，仅能吸收紫外光，限制了其在可见光区域的应用。
因此，通过掺杂改性，尤其是氮掺杂，能有效地提高TiO2的可见光吸收能力，从而扩展其应用领域。
本文将详细讨论氮掺杂二氧化钛的制备方法及其性能。
二、制备方法1. 溶胶-凝胶法：通过溶胶-凝胶法制备氮掺杂二氧化钛是常见的方法之一。
首先将适量的钛酸四丁酯和氨水溶液混合，形成透明溶液。
随后，在搅拌条件下将溶液水热处理，使其形成凝胶。
最后，将凝胶进行干燥和煅烧处理，得到氮掺杂二氧化钛。
2. 气相沉积法：气相沉积法是另一种制备氮掺杂二氧化钛的方法。
该方法需要使用金属有机化合物和氨气作为原料气体。
首先，金属有机化合物和氨气在高温下反应，生成氮掺杂二氧化钛的前驱体。
然后，前驱体在低温条件下进行热解，得到氮掺杂二氧化钛薄膜。
三、性能研究1. 光催化性能：氮掺杂二氧化钛具有优异的光催化性能。
研究表明，在可见光照射下，氮掺杂二氧化钛能够有效分解有机污染物，如甲基橙、罗丹明B等。
由于氮掺杂引入了新的能级，提高了光生载流子的分离效率，从而提高了光催化活性。
2. 光电化学性能：氮掺杂二氧化钛可用于制备高效的光电化学电池。
研究发现，经过氮掺杂的二氧化钛在阳极材料中应用于染料敏化太阳能电池，其光电转换效率明显提高。
氮掺杂引入的能级有利于电子的传输和被捕获，从而增强了光电流的产生。
3. 可见光吸收能力：纯TiO2只能吸收紫外光，因此其在可见光区域的利用率较低。
通过氮掺杂，TiO2的禁带宽度缩小，能够吸收可见光，从而提高了材料在可见光区域的利用效率。
四、应用展望氮掺杂二氧化钛具有广泛的应用前景。
一方面，其在环境领域中可以应用于水处理、空气净化等方面；另一方面，其在能源领域中可以用于制备高效光电化学电池、染料敏化太阳能电池等。
氮掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展
林仕伟等：尖晶石型化合物的制备及光催化性能· 535 ·第38卷第3期氮掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展胡裕龙1,2，刘宏芳1，郭兴蓬1(1. 华中科技大学化学与化工学院，武汉 430074；2. 海军工程大学理学院，武汉 430033)摘要：纯纳米二氧化钛禁带较宽，只能在紫外光下激发。
拓宽二氧化钛的光谱响应范围，实现可见光激发，是二氧化钛基光催化材料面临的主要问题。
氮掺杂二氧化钛具有良好的可见光催化活性，是具有可见光响应的二氧化钛基光催化材料的典型代表，近十年来受到了广泛关注。
本文综述氮掺杂二氧化钛可见光响应机理和提高光催化活性方面的研究进展，提出今后值得关注与研究的方向。
关键词：二氧化钛；氮掺杂；可见光；光催化活性；综合评述中图分类号：O643.1 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)03–0535–07RESEARCH PROGRESS ON NITROGEN DOPED TITANIA PHOTOCATALYSTHU Yulong1,2，LIU Hongfang1，GUO Xingpeng1(1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074;2. College of Science, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)Abstract: The pristine titania nanomaterial can only be excited by ultraviolet light because of its wide band-gap. Extending the opti-cal response to the visible light spectrum is one of the most important aspects to the TiO2-based photocatalyst. Nitrogen-doped titania has high visible light photocatalytic activity, which is representative of TiO2-based photocatalyst with reactivity under visible light, and has received enormous attention from scientists and engineers in the past decade. In the current review, the recent progress in research on the origins of visible light responses and the improvement of photocatalytic activity of nitrogen-doped titania are dis-cussed in detail, and urgent issues for future research and development are proposed.Key words: titania; nitrogen doping; visible light; photocatalytic activity; review纳米二氧化钛(TiO2)具有化学稳定、无毒及光催化活性好的特点，已在许多方面获得了应用。
TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用
TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用随着人口的增加和工业化的快速发展，水资源的污染问题日益突出，给环境和人类健康带来了巨大威胁。
因此，寻找高效、低成本的废水处理技术变得尤为重要。
TiO2光催化反应由于其高效、环境友好的特点，在废水处理中得到了广泛应用。
TiO2是一种常见的金属氧化物，具有良好的稳定性、耐腐蚀性和光催化性能。
光催化反应是指在光照下，光催化剂吸收光能产生活性氧物种，通过氧化还原反应将有机污染物转化为无害的物质。
TiO2光催化反应的原理主要基于其能带结构和表面活性位点。
当光照入射到TiO2表面时，激活光子会激发电子从价带跃迁到导带，产生电子-空穴对。
电子和空穴在晶体内部进行迁移，发生氧化还原反应。
此外，TiO2表面的羟基（OH）和缺陷位点也可以吸附有机污染物，提高催化剂的活性。
尽管TiO2光催化反应具有良好的光催化性能，但纯TiO2的光响应范围较窄，主要在紫外线（UV）区域。
为了拓展其光响应范围，研究者们通过掺杂、复合和修饰等方法进行了改性。
掺杂将其他金属或非金属元素引入TiO2晶格中，改变了其能带结构和吸收光谱。
复合将TiO2与其他材料进行复合，形成新的光催化剂。
修饰利用纳米材料对TiO2进行修饰，增强了其光催化性能。
这些方法不仅提高了光催化剂的光响应范围，还改善了其光催化效率。
在废水处理中，TiO2光催化反应被广泛应用于去除有机物、重金属离子和细菌等污染物。
有机污染物是废水中主要的污染源之一，包括有机溶剂、农药、染料和药物等。
这些物质具有难降解性和毒性，传统的废水处理方法往往效果不佳。
而TiO2光催化反应能够将有机污染物降解为无害的物质，大大提高了废水处理的效果。
重金属离子是废水中另一个常见的污染物，具有持久性和生物蓄积性。
TiO2光催化反应能够将重金属离子还原为金属，或通过与金属形成络合物沉淀，有效去除废水中的重金属污染物。
此外，TiO2光催化剂还可以发生光生杀菌作用，通过破坏细菌细胞结构和代谢功能来净化废水。
氮掺杂tio2可见光响应的机理
氮掺杂tio2可见光响应的机理
氮掺杂TiO2是一种新型的可见光响应光催化材料，近年来备受研究者们的关注。
该材料的研究不仅有助于解决传统TiO2光催化材料仅能利用紫外光的局限性，而且有望在环境净化、水处理、能源转化等领域得到广泛应用。
然而，目前对氮掺杂TiO2机理的认识还不够深入，尤其是其可见光响应机制仍存在较大争议。
近期的一些研究表明，氮掺杂TiO2的可见光响应主要是由氮掺杂引入的空穴捕捉中心引发的，这些中心能够有效地降低光生电子-空穴对的复合速率，从而提高材料的光催化性能。
同时，氮掺杂还能够改变TiO2的能带结构，使其在可见光范围内吸收更多的光子，从而提高光催化效率。
此外，氮掺杂还会影响TiO2表面的化学性质，如表面酸性和碱性，从而影响光催化反应的速率和选择性。
氮掺杂的掺杂浓度、掺杂方式、处理温度等因素也对氮掺杂TiO2的光催化活性产生显著的影响。
总之，氮掺杂TiO2的可见光响应机理是一个复杂的研究课题，需要综合考虑多种因素的影响。
未来的研究应注重深入探究氮掺杂对TiO2光催化性能的影响机制，以推动氮掺杂TiO2在环境净化、水处理、能源转化等领域的应用。
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TiO2的改性及其光催化去除NOx机理研究
TiO2的改性及其光催化去除NOx机理研究TiO2的改性及其光催化去除NOx机理研究摘要：近年来，由于工业活动和汽车尾气的排放，大气中的氮氧化物（NOx）浓度急剧增加，给人们的健康和环境造成了严重威胁。
因此，寻找高效、环境友好的NOx去除方法具有重要意义。
其中，光催化技术由于其高效、低成本和无二次污染等特点而备受关注。
TiO2作为一种重要的光催化材料，其光催化性能可以通过改性来进一步提升。
本文综述了TiO2的几种常见改性方法，并重点介绍了改性后的TiO2在光催化去除NOx中的应用和相应的机理研究。
关键词：TiO2，改性，光催化，NOx，机理1. 引言大气中NOx的来源主要包括工业排放、汽车尾气和燃料燃烧等。
NOx对人体健康和环境造成了严重威胁，如导致呼吸系统病变、光化学烟雾和酸雨的发生等。
传统的NOx去除方法包括吸收、氧化和催化还原等，但存在着成本较高、操作复杂和生成二次污染物等问题。
相比之下，光催化去除NOx技术具有高效、低成本和无二次污染等特点，因此备受关注。
2. TiO2的常见改性方法TiO2的改性可以通过不同的方法进行，如掺杂、复合和表面修饰等。
其中，掺杂是指通过将其他金属或非金属元素掺入TiO2晶格中来改变其物理和化学性质。
复合则是将其他纳米材料与TiO2进行混合，形成复合光催化材料。
表面修饰是指通过在TiO2表面引入功能性物质，如金属氧化物、有机染料和聚合物等。
这些改性方法可以提高TiO2的光吸收能力、光生电子-空穴对的分离效率和光催化活性，进而提高其去除NOx的效率。
3. TiO2改性在光催化去除NOx中的应用通过改性，TiO2的光催化性能可以得到明显提升，进而应用于光催化去除NOx反应中。
以掺杂为例，金属离子（如N、Fe、Ag等）的掺杂可以改变TiO2的能带结构，增强其光吸收能力，并提高光生电子-空穴对的分离效率。
复合材料（如TiO2/SiO2、TiO2/ZnO等）的制备能够形成异质结构，提高光生电子-空穴对的利用效率，并增强光催化活性。
光催化脱氮
光催化脱氮一、介绍光催化脱氮技术光催化脱氮技术是一种新型的环保技术，可以高效地去除废水中的氮污染物。
该技术利用半导体材料在光照下产生电子和空穴，从而促进氧化还原反应，将有机物和无机物转化为无害的物质。
其中，光催化脱氮主要是通过将废水中的氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐来实现去除。
二、光催化脱氮原理1. 光催化反应在光照下，半导体材料（如二氧化钛）会吸收光能，产生电子和空穴。
这些电子和空穴可以参与到许多反应中，如还原反应和氧化反应等。
2. 氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐在废水中，氨氮可以被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
其中，亚硝酸盐是有毒的，需要进一步被转化为硝酸盐或N2等无害物质。
3. 光催化脱氮反应在光催化脱氮反应中，半导体材料吸收光能，产生电子和空穴。
氨氮分子被吸附在半导体表面，然后被电子和空穴激发，转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
此外，在反应过程中，还会生成一些自由基，可以进一步分解废水中的有机物。
三、光催化脱氮技术的优点1. 高效光催化脱氮技术可以高效地去除废水中的氮污染物。
研究表明，在适当的条件下，该技术可以将废水中的氨氮去除率达到90%以上。
2. 环保相比传统的化学方法（如生物处理、化学沉淀等），光催化脱氮技术具有更好的环保性能。
该技术不需要使用任何添加剂或药剂，不会产生二次污染。
3. 能耗低光催化脱氮技术是一种低能耗的处理方法。
该技术只需要利用太阳能或人工光源就可以实现反应过程，不需要额外消耗能源。
4. 可重复使用光催化材料可以重复使用，不需要频繁更换。
这也降低了处理成本，提高了经济效益。
四、光催化脱氮技术的应用1. 废水处理光催化脱氮技术可以应用于各种废水的处理中。
特别是对于含氨废水、含有机物废水和含重金属废水等难以处理的废水，该技术具有很好的应用前景。
2. 大气污染治理除了在废水处理中的应用，光催化脱氮技术还可以用于大气污染治理。
该技术可以将空气中的NOx转化为无害物质，从而减少大气污染。
3. 其他领域除了上述两个方面，光催化脱氮技术还可以应用于其他领域。
掺N纳米TiO2光催化活性的研究进展
学法和溶胶． 凝胶 法等 几种 常用的制备 方法。
关 键 词 ：ＴＯ ；掺 氮 ；光 催 化 ； 可见 光 ；制 备 ｉ 中图 分 类号 ：Ｐ １ ．７ ６ ３３ １ ６ ８４ ；０ ４ ．６ 文 献标 识 码 ：Ａ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 文 章 编 号 ：１７ —１１ （０７ ０ ０９ ０ ６ １ ２ １ ２０ ）２— １３— ３
点， 不仅把光吸收范 围拓展至可见光区， 还保持其在紫
收稿 日期 ：２０ ０ —１ ；改 回 日期 ：２ ０ ０ ０ ０ ７— １ ２ ０ ７— ３— ８
作者简介 ：李艳霞 （９ ２ ， ，在读硕 士研究生 ，研究方 向：光催化材料 。Ｅ— ａ ：ｌ ａｘ ｗ ＠１６ｃ １８ 一） 女 ｍ ｉ ｉ ｎｉ ｈ ２． ｒ ｌ ｙ ａ ｏ ｎ
光 区的光催化 活性 ，显 示出阴 离子掺 杂纳米 ＴＯ ｉ 在利 用可见 光方面的崭新应用前景。综述掺 Ｎ纳米 ＴＯ 材料 的 ｉ：
发 展 历 程 、应 用和 可见 光 催 化 机 理 ，介 绍 溅 射 法 、脉 冲 激 光 沉 积 法 、 等 离 子 体 处 理 法 、 溶 剂 热 合 成 法 、 机 械 化
孤立 能 带理 论 。
１ 纳米 ＴＯ 光催化材料 ｉ
１１ 纳 米 ＴＯ 光催化 材料 的发 展历 程 ． ｉ，
纳米 ＴＯ 光催化材料属于宽禁带 的 ｎ ｉ 型半导体 ， 只能在紫外光 区显示光催化活性 ， 但在太阳光谱 中紫
外光 （ 长 ＜４０ｎ 波 ０ ｍ）不 到 ５ ， 波 长 为 ４ ０～７０ ％ 而 ０ ５ ｎ 的可 见 光 占到 ４ ％ ［ 因此 ， 了有效 地 利 用 太 ｍ ３ 。 为 阳光 、 高光 催 化 活性 ， 米 ＴＯ 提 纳 ｉ 光 催 化 材料 的 各 种
TiO2光催化氧化脱除氮氧化物研究进展(Ⅰ)
迄今这些化合物有害健康 的报道还没有 ， 万一飞散 到大气 ， 对人体也无害。
在催化剂表面， 导致催化剂失活 ， 冲洗可使催化 用水
剂活性 恢 复如 初 。对 于 ＴＯ ， ｉ 以太 阳 光 为 光 源 ， 估
ｌ ＴＯ 光 催 化 氧化 机 理 ｉ，
Ｔ ｉ 光催化氧化脱除 Ｎ ｘ的机理与氧化 Ｖ Ｃ Ｏ Ｏ Ｏｓ 的机理相似 ， ＴＯ 受到超过其带 隙能以上 的光辐 即 ｉ 射照 射时 ， 带 上 的 电 子被 激 发 ， 过 禁 带 进 入 导 价 越
温下就发生 ， 可利用阳光 （ 波长 ３０ｎ ０ ｍ以上的光照
射 到地 面 的） ） 必要 有特 别 的反 应 物质 （ 、 。２ 不 氨 臭
氧等） Ｎ ｘ ， Ｏ 的氧化是通过空气中的氧气与 ＴＯ 表 ｉ
面光 照射而生 成 的 电 子 及 空 穴 进 行 的。３ 对 低 浓 ）
电子能力， 可夺取 Ｎ ｘ 系中的电子， Ｏ 体 使其被活化 而氧化。电子与水及空气 中的氧反应生成氧化能力
ｉｔｏ ｕ ｅ Ｔ Ｏ２ｌ ｈ ａ ａｙ ｔｃ ｔｌ ｔ ｘ ｄ ｔ ｎ ｐ ｉ ｃｐ ｅ Ｔ Ｏ２ｌ ｈ ａａｙ ｔｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎ Ｔ Ｏ ｉｈ ａａｙ ｉ ｓ ａ ｅ ｏ ｎｒ ｄ ｃ ｉ ｉ ｔｃ ｔｌ ｓ ａ ａｙｉ ｏ ｉ ａｉ ｒｎ ｉ ｌ ， ｉ ｉ ｔ ｃ ｔｌｓ ｅ ｏ ｓｒ ｃｉ ， ｉ ２ ｌ ｔ ｃ ｔ ｌｔ ｈ ｋ ｆ ｇ ｃ ｏ ｇ ｏ ｇ ｃ
Ｔｉ ｇ ｔｃ ｔ ｌ ｔ ｘ ｄ ｔｏ ｈ ｋ ｆ ｘ ｓｕ ｙ ｐ ｏ ｐ ｃ Ｏ２ Ｌｉ ｈ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｓ ａ ｅ ｏ ＮＯ ｔ ｄ ｒ ｓ ｅ ｔ ｃ
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TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用
TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用近年来，水资源的短缺以及废水对环境的污染引起了人们的广泛关注。
在废水处理领域，TiO2光催化反应被广泛研究并应用，因其高效、环保等特点备受关注。
本文将介绍TiO2光催化反应的原理及其应用于废水处理的技术，以期拓宽废水处理的方法和提高水资源利用效率。
首先，我们来了解一下TiO2光催化反应的原理。
TiO2是一种广泛存在于自然界中的半导体材料，其特殊的电子结构使其具有优异的光催化性能。
当TiO2暴露在光照下时，其价带上的电子可以被激发到导带上，形成带间电荷传输。
同时，TiO2表面存在的氧化物可以与水中的有机物发生反应，产生活性氧物种，如羟基自由基和超氧自由基等。
这些活性氧物种能够与有机污染物发生氧化反应，将其降解为无害物质，从而实现废水的净化。
TiO2光催化反应具有以下特点：第一，TiO2作为光催化材料具有极高的化学稳定性，能够抵抗酸碱环境的影响，不易受到周围环境的污染。
第二，TiO2光催化反应对光照条件的要求较低，可利用可见光或紫外光进行催化反应，因此具有较强的适应性。
第三，TiO2本身不会参与化学反应，因此对废水中的金属离子等微量元素不会产生钝化作用。
TiO2光催化反应在废水处理中有着广泛的应用。
一方面，TiO2可以用于废水的脱色处理。
许多有机染料对于水体的污染是不可忽视的，而TiO2光催化反应可以将其中的有机染料降解为无害物质。
研究表明，TiO2光催化反应对苯胺染料、亚甲基蓝等有机染料均有较好的降解效果。
此外，TiO2还能够去除水中的重金属离子，如Cu2+、Pb2+等，使废水中的重金属浓度降低，从而达到净化水体的目的。
另一方面，TiO2光催化反应在有机废水处理中也有着广泛的应用前景。
许多有机废水中含有难以降解的有机物质，如苯系物质、酚类化合物等。
利用TiO2光催化反应可以将这些有机物质降解为二氧化碳和水等无害物质。
研究发现，通过调节TiO2粒子的形状和结构，可以改变其光催化活性，提高有机物质的降解效果。
光催化TiO2／GAC去除中水中BOD5的研究
关键 词 ：光催化 剂 ；ＴＯ ／ Ａ ｉ２ Ｇ Ｃ；中水 ； Ｏ ５ Ｂ Ｄ 中图分 类号 Ｘ ０ ７３ 文献 标识 Ａ
１ ２． ＢＯＤ 测 定 方 法 ： ７ ８ — ８ ． ２ ＧＢ ４ ８ ７．
光 催化 氧化作 为一种 新 的环境 净化技术 正在 受 到广泛 关注 ， 可用 作光催化 剂 的 Ｔｉ Ｏ 是一 种优 良的 Ｎ型 半导 体 ， 它能 够 被 光 能激 发 ， 生 电子 一空 穴 产 对， 在氧 或水 的参 与 下， 吸附 在 Ｔ Ｏ 表 面 的有 机 使 ｉ２ 物氧 化 ．光催 化 的 载 体 、 源 以及 将 其 利 用 于 污染 光 物 的处理 都是近 年来 国 内外研 究的主要 课题 ４ ． Ｊ 在污水 处理 中， 广泛 应 用 Ｂ Ｄ Ｏ ５作 为 有机 污染 物含 量的 指标 ．以太 阳光 为 光 源， 用 固 定 在活 性 利 炭颗粒 上 的 Ｔ Ｏ （ Ｏ ／ Ａ ） 催化 剂处 理 大学 校 ｉ ２Ｔｉ２ Ｇ Ｃ 光
摘
要： 探讨 了固定 在颗 粒活 性 炭上 的 二 氧化 钛光 催 化 剂 （ ｉ ／ ＡＣ 降 低 中水 Ｂ Ｄ Ｔ０ Ｇ ） ２ Ｏ ｓ的效 果 及
影响 因素， 实验 表 明仅 光 照 不投 加 ＴＯ２Ｇ ， Ｏ ５的 去 除 率 为 ８ １ 仅 投 加 Ｔ Ｏ ／ Ａ 无 光 ｉ ／ ＡＣ Ｂ Ｄ ． ％； ｉ ２Ｇ Ｃ 照 ， ＯＤ 的去 除率 为 ９ ８ 而投 加 Ｔｉ２Ｇ Ｂ ｓ ． ％； Ｏ ／ ＡＣ并 光 照， Ｏ ５的去 除 率 为 ５ ． ％．Ｔ Ｏ ／ ＡＣ对 Ｂ Ｄ ４７ ｉ ２Ｇ Ｂ Ｄ 的 去除率 随光 照时 间和光 照强度 的增 加而增 加 ． Ｏ ５
内生活 用水 ， 过 测 定 Ｂ ５ 变 化 量 对 水体 有 机 通 ＯＤ 的 污染物 的 降解效 果进行 了研 究 ．
新型氮掺杂二氧化钛的制备及其可见光光催化性能的研究的开题报告
新型氮掺杂二氧化钛的制备及其可见光光催化性能的研究的开题报告一、研究背景和意义近年来，环境污染问题日益严重，臭氧层、大气、水源等的污染现象引起了广泛关注。
钛系半导体作为光催化剂，由于具有高的稳定性、良好的化学惰性、高光吸收能力和光电化学性能等优点，成为了光催化领域的重要研究对象。
其中，氮掺杂二氧化钛是一种新型光催化材料，它不仅具有光催化活性高、光吸收能力强、化学稳定性高等优点，而且还具有改善晶体结构、缩小光学带隙等性能的优点。
因此，开展新型氮掺杂二氧化钛的制备及其光催化性能的研究，对于实现资源可持续利用、改善环境污染等具有重要的意义。
二、研究内容和研究方法本次研究的主要内容是制备新型氮掺杂二氧化钛，并测试其可见光下的光催化性能。
具体研究方法如下：1. 制备新型氮掺杂二氧化钛。
采用水热法制备样品，以TiCl4为钛源，利用尿素作为氮源，将其在水/乙二醇体系中进行水热反应制备氮掺杂二氧化钛。
2. 表征制备的氮掺杂二氧化钛。
利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X光电子能谱等手段对样品进行表征，分析其结构、形貌和成分等特征。
3. 测试新型氮掺杂二氧化钛的可见光催化性能。
采用甲基橙为模型污染物，利用紫外可见光谱光度计对样品进行光解甲基橙的实验，比较不同光照时间下的甲基橙降解率，探究氮掺杂对光催化性能的影响。
三、研究目标和预期成果1. 研究新型氮掺杂二氧化钛的制备方法，并对其进行表征和分析，探究其物理化学特性。
2. 测试新型氮掺杂二氧化钛的可见光催化性能，探究氮掺杂对光催化活性的影响，为新型光催化材料的制备与应用提供新思路。
3. 预期成果为：掌握新型氮掺杂二氧化钛的制备及其光催化性能，并在学术上取得一定的研究成果，为环境治理及资源可持续利用提供技术支撑。
氮掺杂TiO2薄膜的溶胶凝胶法制备及其光催化性能和亲水性的影响研究
薄膜光催化性能最优 ， 薄膜对 甲基橙 的降解率可达 ４ ．
３ ， 时掺 入 的 Ｎ 不是 以取代 Ｏ 的位 置 形 式存 在 ， 此 且
紫外光 照射 后 薄膜 的接 触 角达到 Ｏ ， 现 为超亲 水性 。 。表 关 键词 ： 二氧化 钛 ； 掺杂 ； 氮 光催 化性 能 ： 亲水性
效率 低 。复合半导 体 中的 Ｓｏ 一 ２ 系 虽然 亲水 性 ｉ２Ｔｉ 体 ｏ
能不 错 ， 是光催化 性能 不够 理想 。 但
２Ｏ Ｏ １年 ７ Ｒ ＡｓｈＬ 月 ． ａ ｉ阳在 Ｓ ｉｎ ｅ 】 ｃ ｃ 上提 出 了用 Ｎ ｅ
催 化前后 甲基 橙 水 溶 液 的 吸 收峰 的 吸收 度 ， 观察 在 不 同样 品 的光催 化 下 甲基 橙 水 溶 液 的 光降 解 效果 ， 析 分
样 品的光催 化 性能 。 采用 ＵＶ一１ １ｐ 紫 外 可见 吸 收光 谱 仪测 试紫 外 ２０一ｃ 可见 吸 收光谱 。
掺杂来 修饰 Ｔ Ｏｚ ｉ 能带 的方 法 。通过 Ｎ 的 Ｐ轨 道 和 Ｏ 的２ ｐ轨 道混 合 ， 而使 得 价 带顶 能 级 升 高 （ 带宽 度 从 禁 变窄 ） 提高太 阳光 的利用 率 ， 善其 光催 化性 能 。 ， 改
是 此前 的文献 中并 没 有这 方 面 的 报道 ， 本 研究 无 论 故
在氨 气 气氛 下热 处 理 ， 通过 Ｅ Ｓ表 征 ， 功 将 氮掺 入 Ｄ 成 薄膜 中， 得 了 Ｔｉ 一 Ｏ 制 Ｏ２ Ｎ （ ＜ ＜ １ 薄 膜 。在 制 备 ） Ｔｉ 薄膜过程 中， 用 １ ０ ４ ０ ５ ０ ３种 不 同的 干 Ｏ２ 选 ８ 、 ０ 、０ ℃ 燥温度 ， 在每 种 干燥 温 度 条 件 下对 薄膜 进 行氨 气 气氛
TiO2光催化氧化脱除氮氧化物研究进展(Ⅱ)
乎不依赖 当前 的弧 （０～ ０Ａ 。同样 地在壁 上堆 ５ ８ ）
ｉ ｒｄｃｓ ｉ２ｉ ｔ ａａ ｓ ｃｔ ｙｉ ｏｉａｉ ｒ ｃ ｌ， ｉ２ ｉ ｔ ａ ｙｔｒｃｎｔ ｃ ｏ ｉ２ｌｈ ａａ ｔ ｈｋ ｆ ｎ ｏｕｅ Ｏ ｇ ｔ ｙｔ ａａ ｔ ｘｄｔ ｎｐｉ ｉ ｅ ＴＯ ｇ ｔ ｓ ｅｏｓｕ ｔｎ Ｏ ｉ ｔ ｔ ｙ ｃｓａｅｏ ｔ Ｔ ｌ ｃ ｌ ｌ ｃ ｈ ｏ ｎｐ ｌｈ ｃ ａ ｌ ｒ ｉ Ｉ Ｔ ｇ ｃｌ ｉ
５２ 用 弧离 子 电镀 的 方式 在 准 备好 的 ＴＯ 薄 膜 上 ． ｉ
光 催化 分解 Ｎ ， Ｏ
用弧 离 子 电镀过 的 ＴＯ 的结 构被 Ｒ ｉ Ｆ底 层 障碍
从锐 钛矿 （ 通过 无定 形 的 （一 ０Ｖ） 变 为金 红 ０ Ｖ） ５ 转 石（ 或金 红石 ＋锐 钛 矿 ） （＞１０ Ｖ） 引。这趋 向 几 ０ ¨
（． １ 中国石油大庆化工研究 中心 ， 黑龙江大庆 １３ １ ；． ６ ７ ４ ２ 中国石油东北化工销售公 司）
摘
要 ：目前 ， 我国的环境污染已经 日趋严重 ， 中氮氧化 物是 主要 的有 害物质 。本 文主要介 绍 了 ＴＯ 光催 其 ｉ： ’
文 章 编 号 ：０ ９— ７５ ２０ ）２— ０ ３— ３ １０ ４ ２ （０ ７ １ ０ ３ ０
Ｚ ａ ｉｇ ｉｇ， ｏ ｕ ｌｎ ｈ ｏＪｎ ｙｎ Ｌ ｕ Ｊ ｎｏ ｇ （ ａｉ ｅｏｈｍｃｌ ｅ ａｃ ｅｔ ， ａｉｇ１３ ， ｈｎ Ｄ ｑｎ Ｐ ｔ ｃｅ ｉ ｓ ｒ Ｃ ｎ ｒ Ｄ ｑｎ ７ ４ Ｃ ｉ ｇ ｒ ａＲ ｅ ｈ ｅ ６ １ ａ）
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｈ ｉ ｌｕａ ｔ ａ ｅ ｎ ｖ ｙ ｈ ｒ ｎ ｏ ｒｃ ｕ ｔ ｎ ｒ ｃ ｎｔｙ ａ ｓ ｔ ａ ｔ： ｅ ａｒｐｏｌ ｔｎ ｓｈ ｓ ｂ ｅ ｅｒ ａ ｄ ｉ ｕ ｏ ｎ ｒ ｉ ｅ ｅ ｅ ｒ ．ＮＯｘ ｗａ ｈｅ ｍａｎ ｐｏｌ ａ ｔ ｔ ｓｐａ ｒ ｙ ｓｔ ｉ ｌｕｔｎ ． ｈｉ ｐｅ
CdS／TiO2光催化去除水体中氨氮的研究
维普资讯
感
光
科
学
与
光
化
学
第２ ５卷
ＴＯ 是宽禁带半导体 ， ｉ２ 只能吸收 占整个 日光光谱范围不到 ５ ％的紫外光 ， 了能够 为
实际应 用 到太 阳能 转化 中 ， 开发 能 够 被 可见 光 激 发 的 光催 化 剂 十分 必 要 ＿ ． 展 可见 光 ８扩 Ｊ
氨 氮效 率的影 响 ， 并研 究 了后 ３个 因素对 Ｃ Ｓ光 腐 蚀 程度 的 影响 ． 于氨 氮初 ｄ 对 始质 量 浓度 为 ５ ／ ０ｍｇ Ｌ的模 拟废 水 ， 通 空 气搅 拌条 件 下 ， （ ｄ ），（ ｏ ） 在 ｎ Ｃ Ｓ ： Ｔｉ２ ＝ ｚ ０１ ．７的 Ｃ Ｓ Ｔｏ 催 化 剂脱 氮效 果最 佳 ， 时经 紫 外光 照 ２ｈ后 脱 除氨 氮效 率 ｄ／ ｉ ２ 此 达 ４ ． ％． １５ 实验 结果表 明 ： 复合催 化 剂 中 Ｃ Ｓ的含 量 是 影 响 光催 化 活性 和 光 腐 ｄ
维普资讯
第２ ５卷
第 ２ 期
感 光 科 学 与 光 化 学
Ｐ ｏ ｏ ｒ ｐ ｉ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｐｈ ｔ ｃ ｅ ｓｒ ｈ ｔ ｇ ａ ｈ ｃ ｃｅ ｃ ｎ ｏ ｏ ｈ ｍｉｔｙ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ２ １２ ． Ｍａ． ０ ７ ｒ ，２ ０
［ ～ ＿ ＝ ＝
（ 见图 １２ Ｌ 由于两种半导体 的禁带发生交迭 ， ，） ４， １ Ｊ 在可见光波长范 围， 发生 电子跃迁后 ，
Ｏ
２
３
４
５
甲
甲
＿
实现紫外光照射下高效的氧化和还原反应的耦合 ， 同时脱除氧化态氮和还原态氮＿ 耦 １ ，
合反应受到反应条件 ｐ Ｈ的影响Ｌ ｌ １， 并且对于光催化不同价态氮形成氮气的机理进行 了 ２ 甲 探讨【 虽然贵金属掺杂可提高催化剂活性 ， １． ２ Ｊ 扩展可见光吸收范 围， 影 带 禁 滞 但是贵金属价格较 高， 因而有必要考虑掺杂其他价格低廉的材料 ， 许多学者将 Ｃ Ｓ Ｃ Ｓ 、ｂ 、 ｅ ３ ｄ 、 ｄｅＰ ＳＦ ２ 等窄禁 ０ 带半导体与 ＴＯ 进行复合 ， ｉ２ 制备 出表面或体相复合物 ， 期望充分发挥其 可见光响应性 能， 提高 日 光下催化剂 的活性［１ ． ｄ ３３ Ｃ Ｓ半导体 的禁带较窄 ， ， Ｊ 而且导带能级 比 ＴＯ 的高 ｉ２
多孔纳米TiO2薄膜的制备及其光催化脱除NO的研究
ｓ ｌ ｔ ｎ ｏ ｔ ｉｉ ｇ ｐ ｌ ｅｈ ｌｎ ｌｃ ｌＰＥ ） ｏｕ ｉ ｓｃ ｎ ａｎｎ ｏｙ ｔ ｙｅ ｅｇｙ ｏ （ Ｇ ．Ｂｙａ ａｙ ｉ ｆＸＲＤ ｎ ｆｉｉｎ ｙ ｏ ｅ ｒ ｄ ｔｏ ｏ ｎ ｌｓｓｏ ａ ｄｅ ｆ ｅ ｃ ｆｄ ｇ ａ ａｉｎ ｃ ｏ ｆＮＯ ，ｔ ｅｉｆｕ ｎ ｅ ｆＰ ｈ ｎ ｌ ｅ ｃ ｓｏ ＥＧ ｅａ ｉｅｍ ｏｅ ｕ ａ ｓ ｎ ｏ ｔ ｎ ，ｔｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ，ｔ ｅｏ ｏ ｔｎ ｒ ｌｔｖ ｌｃ ｌｒｍａ ｓａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｉ ｆｃ ａ ｉｇ ｍ
胡 晓宏 ，刘艳 华 ，于琳 宇 ，金永 飞
（ 西安 交通 大学 建筑 环境 与设备工程系 ， １ ０ ９ ７ ０ ４ ，西安 ）
摘要 ：采用溶胶凝胶 法制备 了纳米 Ｔ ０ ｉ２多孔 薄膜． 通过 Ｘ Ｄ对薄膜进行 了物相分析， Ｒ 利用 自制 的反应器讨论 了聚乙二醇（ Ｅ 的相对分子质量和添加量 、 Ｐ Ｇ） 温度、 镀膜 次数对 ＴＯ 薄膜光催化氧 ｉ２
ｍｏ ｅｓａ ｌ ｈ ｔ ｃ ｔ ｌｔ ｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ｉ ｆｅ ｅ ｅ ｅ ａ ｉｎ ｔ ａ ｉｔｌ ｄ ｗａ ｅ． ｒ ｔ ｂｅｐ ｏ ｏ ａ ａｙ ｉ ａ ｉ ｔ ｆｔ ｅｆｌ ａ ｔｒｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｈ ｎ ｄ ｓｉ ｅ ｔｒ ｃ ｉ ｍ ｏ ｌ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｔｉ ｏ ｏ ｓｆ ｍ ；ｐ ｏ ｏ ａ ａｙ ｉ；ｐ ｒ ｕ ａ ｏ ｙ ｒｓ ０２ｐ ｒ ｕ ｉ ｌ ｈ ｔ ｃ ｔ ｌｔｃ ｏ ｏ ｓｎ ｎ
近年 来 ， 纳米 Ｔｉ２ 催 化 氧化 技 术 在 空气 净 ０ 光
化、 水处 理等环 境 污染 方 面 的 应用 研 究 受 到 广 泛关
因为具有设备简单 ， 热处理温度较低 ， 易通过掺杂改 变 薄膜 的成分 、 构 和性 能 等 优 点 而得 到 了广泛 的 结
油田氨氮废水的纳米TiO2光催化处理
、油田氨氮废水的纳米TiO2光催化处理摘要：以纳米TiO2为催化剂，在紫外光的作用下对氨氮废水进行光催化反应，分别考察了常温下TiO2投加量、反应时间、废水初始pH、外加H2O2对处理效果的影响。
结果表明，对于100 mg/L的含NH3-N废水，当催化剂纳米TiO2用量为2.5 g/L、废水初始pH 8.5、反应时间为180 min、H2O2投加量为0.5 mg/L 时，氨氮废水的去除率最高，达到了88.1%。
关键词：纳米二氧化钛；光催化处理；油田氨氮废水Nanometer TiO2 Based Photocatalytic Degradation of Oilfield Ammonia WastewaterAbstract：Using nanometer TiO2 as catalyzer，wastewater containing ammonia was photocatalyzed under the condition of ultraviolet. The effects of the dosage of TiO2，reaction time，initial pH，and H2O2 dosage on the removal efficiency of ammonia were studied. The results showed that when the TiO2 dosage was 2.5 g/L，the initial pH was 8.5，the H2O2 dosage was 0.5 g/L，and the reaction time was 180 minutes，the removal rates of ammonia in wastewater with 100 mg/L ammonia were the highest，reaching up to 88.1%.Key words：nanometer TiO2；photocatalytic degradation；oilfield ammonia wastewater随着工业废水、油田废水的大量排放，氨氮作为水体中一种常见污染物，正严重影响着人类以及动植物的正常生活[1-3]。
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掺氮TiO2薄膜及其光催化去除水中氮1柳丽芬，马慧，杨凤林，全燮国家教育部工业生态与环境工程重点实验室，大连理工大学环境与生命学院，辽宁大连（116023）E-mail：kelifen@摘要：在溶胶-凝胶过程掺入氨基酸成分来制备掺氮TiO2光催化薄膜。
利用UV-VIS对所得催化剂进行了表征，并测定了该催化剂在紫外、日光照射下光催化去除水中氨氮的活性。
结果表明，该方法掺杂的TiO2光谱响应范围扩展到可见光区，有利于提高催化剂的可见光活性。
此外还对比了三乙胺浸渍掺氮二氧化钛薄膜催化剂和钛板上电化学制得二氧化钛纳米管催化剂的光催化氧化氨氮脱氮活性，以及纳米管催化剂、掺银催化剂耦合氨氧化和亚硝酸氮还原的脱氮效果和活性。
关键词：掺氮；TiO2；可见光，氨氮中图分类号：X7031. 引言TiO2的带隙能较大，造成太阳光谱中绝大多数如可见光部分不能被有效利用，因此需要通过修饰使TiO2可响应较长波长的可见光部分。
高效地利用自然太阳能来解决环境问题是现在TiO2光催化领域研究的一大热点。
1986年Sato[1]发现氮的引入可使TiO2具有可见光活性。
Asahi等[2]将TiO2靶溅射到N2 (40%)/Ar 的混合气体中，制得黄色透明的金红石型和锐钛矿型混晶的TiO2-x N x薄膜，同时将TiO2在NH3(76%)/ Ar气氛中高温氮化得到TiO2-x N x粉末，这种催化剂在可见光下有较好的活性。
关于可见光化原理他们认为N由于其2p轨道和O的2p轨道杂化使得禁带宽度减小，从而使TiO2具有可见光活性。
Shu Yin等[3]以P-25和C6H12N4为原料，高能球磨后烧结得到TiO2-x N x，同样在可见光范围有很好的响应。
其它方法还有通过直接氧化TiN制得TiO2-x N x [4]；用三乙胺直接氨化粒径为6～10nm的TiO2凝胶颗粒，制得TiO2-x N x [5]；脉冲激光沉积法[6]；离子注入法，用N+和H+离子同时轰击TiO2薄膜，得到掺氮TiO2[7]；选用活性炭纤维作为模板，用溶胶-凝胶法制备掺杂氮元素的纳米级TiO2颗粒[8]等都可使光催化剂的吸收边明显向低能量的可见光区域移动。
在溶胶制备过程中可以引入三乙胺、氨、尿素等进行二氧化体催化剂掺氮处理，经过后续处理形成掺N TiO2纳米晶粒。
这种方法简单、实用。
因此，本实验在催化剂制备的溶胶凝胶过程中尝试引入含氮氨基酸成分，制备掺氮催化剂。
氨氮是水中常见且难处理的污染物，有对动植物的生物毒性，可消耗水中溶解氧，引起水质恶化、富营养化并破坏环境。
因此，本文利用制备的掺氮TiO2薄膜对其进行光催化去除研究。
2. 实验部分2.1 实验药品钛酸四正丁脂（C16H36O4Ti，化学纯），无水乙醇（优级纯），盐酸（分析纯），DL-α-氨基丙酸（C3H7NO2）。
1本课题得到国家自然科学基金（20477006）的资助。
-1-2.2 TiO2薄膜的制备利用氨基酸溶胶掺氮：取5mL Ti(OC4H9)4加入到40mL无水乙醇中，并搅拌15min，得溶胶A；另分别称取DL-α-氨基丙酸0g、0.1638g、0.2457g、0.4914g，用适量H2O溶解，溶液中滴入几滴HCl，调节pH值大概3左右，再加入少许乙醇，混合均匀后，释放产生的热并使其冷却，得溶液B。
将B溶液缓慢滴加入A溶胶中，同时溶胶处于冰水浴中，搅拌1.5h得到透明的黄色溶胶。
采用浸渍提拉法在玻璃片上涂膜，干燥后在马弗炉450℃下焙烧，保温1h，最后在炉内自然冷却至室温，得到的催化剂样品分别标记为N0 、N1、N2、N3。
其中，DL-α-氨基丙酸微溶于乙醇，所以首先用适量水溶解，且滴加HCl减缓其水解速度，而不能直接加入乙醇溶解，否则会产生白色絮状沉淀，影响溶胶的制备。
利用三乙胺浸渍掺氮：取5mL Ti(OC4H9)4加入到55mL无水乙醇中，并搅拌15min，然后加入水和无水乙醇的混合物（0.5mL水和5mL无水乙醇）和少许HCl，混合后搅拌2h，得透明的黄色溶胶。
采用浸渍提拉法在玻璃片上涂膜，将涂膜的玻璃片干燥后，浸渍于三乙胺中30min。
再干燥，然后在马弗炉450℃下焙烧，保温1h，最后在炉内自然冷却至室温。
钛板上二氧化钛纳米管催化剂：钛板尺寸50mm*25mm，制备方法见文献[10]。
掺银的TiO2薄膜光催化剂：取5mL Ti(OC4H9)4加入到55mL无水乙醇中，并搅拌15min，然后加入水和无水乙醇的混合物（0.5mL水和5mL无水乙醇）和少许HCl，混合后搅拌2h，得透明的黄色溶胶。
采用浸渍提拉法在玻璃片上涂膜，将涂膜的玻璃片干燥后在马弗炉450℃下焙烧，保温1h，最后在炉内自然冷却至室温将制得的TiO2薄膜。
将薄膜浸在浓度为0.01mol/L的AgNO3稀溶液中分别用紫外灯光照10min利用光催化还原法在TiO2薄膜表面沉积银，可制得掺银的TiO2薄膜光催化剂。
2.3光催化去除氨氮实验光催化脱氮实验是通过光源照射TiO2多孔纳米薄膜来催化去除水溶液中的氨氮完成的，氨氮经光催化反应后生成了氮气。
具体过程为：涂有TiO2薄膜的载玻片（25×75mm）垂直插入50mg/L的80mL氨水溶液的石英试管中，石英试管放在距紫外光源5cm处，或放在距日光灯（300W）10cm处，光源紫外部分波长分别为254nm、365nm，平均辐射强度为92.3µW/cm2和84.0µW/cm2，紫外辐照计（UV-A型，λ：320～400nm，λp=365nm）由北京师大光电仪器厂生产。
反应的同时往溶液中通入空气，其流量一般为100mL/min，通入空气可以起到搅拌，还有利于增加溶液中的溶解氧含量，促进空气中氧在水体中溶解和快速传质，为光催化氧化反应提供氧化剂。
光催化反应2小时后，用分光光度法检测水样中氨氮的去除程度，利用吸光度值的变化判断膜的光催化活性。
检测氨氮时采用纳氏试剂光度法，使用722E型可见分光光度计，在λ=420nm 下检测；测NO2-采用N-(1-奈基)-乙二胺光度法，使用722E型可见分光光度计，在λ=540nm下检测；测NO3-采用紫外分光光度法，使用752型紫外可见分光光度计，需要在λ=220nm下检测。
三种物质分别检测时互相不会有干扰[9]。
为对比，还进行了同样条件下亚硝酸氮和氨氮混合液(总氮50mg/l，亚硝酸氮和氨氮各占一半)的光催化脱氮实验，实验利用氮气作搅拌气体，以促使亚硝酸氮的还原与氨氮氧化的耦合。
-2-3. 实验结果与讨论3.1 光催化脱氮实验结果(1)使用紫外光照射图1 掺氮TiO2薄膜对氨氮的去除Figure 1 Removal of NH3 with N-doped TiO2 thin film图2 掺氮TiO2薄膜对总氮的去除Figure 2 Removal of TN with N-doped TiO2 thin film (2)使用日光灯照射图3 掺氮TiO2薄膜对氨氮的去除Figure 3 Removal of NH3 with N-doped TiO2 thin film-3--4-图4 掺氮TiO2薄膜对总氮的去除Figure 4 Removal of TN with N-doped TiO2 thin film图中，N0、N1、N2、N3分别为向溶胶中掺入DL-α-氨基丙酸0g 、0.1638g 、0.2457g 、0.4914g 而制备的掺氮TiO 2薄膜光催化剂。
从图中可以看出，掺氮后的TiO 2薄膜催化剂光活性比未掺氮时有所提高，对氨氮的去除增大。
随着催化剂中DL-α-氨基丙酸掺入量的增加，紫外光照射下光催化反应对氨氮的去除率增加，并且日光灯照射反应的氨氮去除率也有增长。
日光灯和紫外光下氨氮的去除率相差不大。
总氮和氨氮的去除率也相差不大。
说明除了氮气产物外，形成的氧化态含氮副产物比较少。
说明掺氮催化剂对光催化水体脱氮反应的独特优势和特点。
3.2 uv-vis 扫描图谱使用 JASCO UV-550型光谱吸收扫描仪，将未掺氮的TiO 2光催化剂和掺DL-α-氨基丙酸0.4914g 的TiO 2光催化剂分别进行表征（N3）。
010.20.40.60.8190800400600AbsWavelength[nm]图5 未掺氮TiO 2 光催化剂的uv-vis 扫描图谱 图6 掺氮TiO 2 光催化剂的uv-vis 扫描图谱Figure 5 UV-VIS absorption spectra of Figure 6 UV-VIS absorption spectra ofN-undoped TiO 2 N-doped TiO 2由图可知，未掺氮的TiO 2光催化剂的光吸收仅限于紫外区，而掺氮后催化剂的光吸收边界向可见光方向有明显移动，达到600nm 以上。
可见，氮掺杂的TiO 2带隙能发生了减小，由于氮以取代氧原子的位置而掺入氧化钛的晶格，而氮元素的电负性比氧元素低，这样N 的2p 轨道与O 的2p 轨道杂化的结果导致掺杂的TiO 2的带隙能减小。
所以光催化去除氨氮反应中掺氮光催化剂可见光活性好一些，可能就是由于在制备溶胶过程中添加了DL-α-氨基丙酸，其进入纳米二氧化钛胶体之中，烧结之后形成掺氮的二氧化钛催化剂，掺氮使二氧化钛的吸光范围扩展到可见光部分。
3.3不同催化剂光催化去除水中氮的活性对比和以前碳纤维为模板有三乙胺制备的掺氮催化剂[8]相比，文中的氨氮去除率还不够高，原因是薄膜催化剂虽然易于回收，但是比表面积不够大，而且与溶液接触受限和催化反应进行有限。
同样条件下，利用三乙胺的浸渍掺氮的催化剂薄膜的光催化脱氨氮活性：紫外和日光灯下照射2小时氨氮/总氮去除率也达到了25%和23%。
钛板上电化学法制备纳米管催化氨氮的去除反应活性类似。
当水中有亚硝酸氮时，在去除溶解氧条件下（通氮气），能发生耦合氨的氧化反应和亚硝酸氮的还原反应，并形成氮气等气体产物，脱氮效率更高一些，更彻底。
水体中同时存在氧化态氮和氨氮时，以氮气为搅拌气时的光催化脱氮效果。
紫外光照2h，钛板上二氧化钛纳米管光催化可以达到的去除率分别为：TN 21.35% NH4-N 33.94% NO2-N 11.51%.而且没有形成NO3-N。
显示出纳米管催化剂催化反应的独特优势。
掺杂贵金属一直是研究人员经常采用的做法，将制得的TiO2薄膜浸在浓度为0.01mol/L的AgNO3稀溶液中分别用紫外灯光照10min利用光催化还原法在TiO2薄膜表面沉积银，可制得掺银的TiO2薄膜光催化剂, 其紫外光照2小时耦合脱氮活性：不同形态氮去除率为NH4-N37.3% NO2-N 16.2%，总氮去除率达26.5%。
而且不生成硝态氮。