二氧化钛改性对光催化降解甲基橙的研究
光催化二氧化钛降解甲基橙
TiO 2 光催化降解甲基橙一、 目的要求1、了解利用 TiO 2 进行光催化的原理2、掌握确定反应级数的原理和方法；3、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期；4、了解可见光分光光度计的构造、工作原理、掌握分光光度计的使用方法。
二、实验原理光催化始于 1972 年，科学家发现光照的 TiO 2单晶电极能分解水，引起人们 对光诱导氧化还原反应的兴趣， 由此热推动了有机物和无机物光氧化还原反应的 研究。
国内外大量研究表明，光催化法能有效地将烃类、卤代有机物、表面活性 剂、染料、农药、酚类、芳烃类等有机污染物降解，最终无机化为CO 2、H 2O, 而污染物中含有的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子等则分别转化为X --、SO 42—、PO 43—、NH4+、NO3—等离子。
因此，光催化技术具有在常温常压下进行，彻 底消除有机污染物，无二次污染等优点。
光催化技术的研究涉及到原子物理、 凝聚态物理、 胶体化学、 化学反应动力 学、催化材料、 光化学和环境化学等多个学科， 因此多相光催化科技是集这些学 科于一体的多种学科交叉汇合而成的一门新兴的科学。
光催化以半导体如 TiO 2、 ZnO 、 CdS 、 Fe 2O 3、 WO 3、 SnO 2、 ZnS 、 SrTiO 3、 CdSe 、 CdTe 、 In 2O 3、 FeS 2、 GaAs 、 GaP 、 SiC 、 MoS 2 等作催化剂，其中 TiO 2 具 有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点，帮 TiO 2是 目前广泛研究、效果较好的光催化剂。
半导体之所以能作为催化剂， 是由其自身的光电特性所决定的。
半导体粒子 含有能带结构，通常情况下是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构 成，它们之前由禁带分开。
研究证明，当pH=1时锐钛矿型TiO 2的禁带宽度为3.2eV ,半导体的光吸收阈值入g 与禁带宽度Eg 的关系为入 g （nm ） =1240/Eg （eV ）当用能量等于或大于禁带宽度的光（入＜388nm 的近紫外光）照射半导体光 催化剂时， 半导体价带上的电子吸收光能被激发到导带上， 因而在导带上产生带 负电的高活性光生电子（e ）,在价带上产生带正电的光生空穴（h +），形成光生 电子-空穴对。
光催化降解甲基橙
N-TiO2的制备及可见光降解有机污染物的测定一、目的要求1、N掺杂TiO2光催化剂的简易液溶液制备;2、测定甲基橙在可见光作用下的光催化降解反应速率常数;3、了解可见光分光光度计的构造、工作原理、掌握分光光度计的使用方法。
二、实验原理国内外大量研究表明,光催化法能有效地将烃类、卤代有机物、表面活性剂、染料、农药、酚类、芳烃类等有机污染物降解,最终无机化为CO2, H2O。
因此,光催化技术具有在常温常压下进行,彻底消除有机污染物,无二次污染等优点。
光催化技术的研究涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、化学反应动力学、催化材料、光化学与环境化学等多个学科,因此多相光催化科技就是集这些学科于一体的多种学科交叉汇合而成的一门新兴的科学。
光催化以半导体如TiO2,ZnO,CdS,WO3,SnO2,ZnS,SrTiO3等作催化剂,其中TiO2具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点。
TiO2就是目前广泛研究、效果较好的光催化剂之一。
半导体之所以能作为催化剂,就是由其自身的光电特性所决定的。
半导体粒子含有能带结构,通常情况下就是由一个充满电子的低能价带与一个空的高能导带构成,它们之前由禁带分开。
研究证明,当pH=1时锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3、2eV,半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度Eg的关系为(nm)=1240/E g(eV)当用能量等于或大于禁带宽度的光(λ<388nm的近紫外光)照射半导体光催化剂时,半导体价带上的电子吸收光能被激发到导带上,因而在导带上产生带负电的高活性光生电子(e-),在价带上产生带正电的光生空穴(h+),形成光生电子-空穴对。
空穴具有强氧化性;电子则具有强还原性。
当光生电子与空穴到达表面时,可发生两类反应。
第一类就是简单的复合,如果光生电子与空穴没有被利用,则会重新复合,使光能以热能的形式散发掉。
第二类就是发生一系列光催化氧化还原反应,还原与氧化吸附在光催化剂表面上物质。
改性二氧化钛催化剂得研究进展
改性二氧化钛光催化剂得研究进展摘要：采用掺杂非金属或非金属可增强TiO2光催化材料可见光响应能力。
金属掺杂往往牺牲其紫外光区催化能力，而采用非金属掺杂不仅能够增强其可见光响应能力，且保持紫外区光催化活性。
本文简单叙述了添加非金属和过渡金属改性二氧化钛光催化剂的原理方法及其进展。
掺杂非金属改性二氧化钛光催化剂包括了掺杂氮，掺杂碳。
掺杂过渡金属改性二氧化钛光催化剂包括掺杂铁，掺杂银，掺杂锆。
关键词：改性；二氧化钛；非金属；过渡金属；光催化剂1 引言自从发现TiO2光催化特性以来，以TiO2为代表的光催化环保材料得到广泛的研究⑴。
TiO2是目前应用最广泛的光催化剂，具有活性高、稳定性好和无毒、价廉等优点。
已成为目前最引人注目的环境净化材料，广泛应用于环境保护的各个领域。
TiO2以其无毒、氧化能力强和稳定性好而在污水处理、空气净化、杀菌消毒及制备具自洁抗菌等功能的新型材料方面有着广阔的应用前景.TiO2相对其他半导体光催化剂而言，活性相对较高，但由于TiO2半导体的能带较宽（Eg= 3.2 eV），其对太阳光的利用率较低（4%）.只有在紫外光的激发下才能表现光催化活性，因此对二氧化钛进行改性，使其在可见光甚至是室内光源的激发下产生活性是目前众多研究者的研究热点。
2 掺杂元素改性二氧化钛的基本原理TiO2具有较宽的能带间隙，只有在紫外光下才具有光催化活性，为使其具有可见光催化活性，必须直接或间接改变其能带结构，缩小其能带间隙。
采用元素掺杂提高TiO2的可见光催化活性都是基于提高其光生电子－空穴的分离效率，抑制电子－空穴的重新结合来提高其量子效率⑵。
有些科学家认为适当的元素掺杂能够在价带和导带之间形成一个缺陷能量状态，而这种缺陷能量状态可能靠近价带，也可能靠近导带。
这种缺陷能带为光生电子提供了一个跳板，从而可以利用能量较低的可见光激发价带电子而传输到导带，使吸收边向可见光移动。
3 掺杂非金属改性二氧化钛催化剂掺杂非金属改性二氧化钛光催化性的研究很多。
分光光度法测定二氧化钛悬浮体系中甲基橙及光催化降解效果的表征
分光光度法测定二氧化钛悬浮体系中甲基橙及光催化降解效果的表征张红漫1 陈国松1 段鹤君1 杨祝红2 陆小华321(南京工业大学应用化学系,南京210009) 2(南京工业大学化工学院,南京210009)摘 要 首次利用三波长分光光度法在二氧化钛(Ti O 2)悬浮体系中直接测定了甲基橙(AO )并用于光催化降解效果的表征。
根据三波长原理,用计算机程序选出的最佳三波长组合为420、476和516n m 。
在浑浊度不同的二氧化钛悬浮体系中,用三波长法直接测定了标准加入的甲基橙,其回收率为96.7%～101%;同样,在浑浊度一定的悬浮体系中,测定了不同浓度的甲基橙,回收率为99.0%～101%。
该法用于表征紫外光照射下的二氧化钛(P25,Ti O 2纤维)光催化降解甲基橙实际体系,其实际效果与常规测量体系得出的结论完全一致,且不同浑浊度下测量结果的重现性良好。
结果表明,三波长分光光度法可以有效地消除悬浮体系中浑浊的干扰,为实现二氧化钛光催化体系的在线监测及光催化降解机理的动力学研究提供了一条可行的途径。
关键词 三波长分光光度法,二氧化钛,光催化,甲基橙,浑浊干扰 2004210211收稿;2005202212接受本文系国家杰出青年科学基金(No .29925616)、国家自然科学基金(No .20246002、20236010)、江苏省2003年环保科技计划项目(No .2003025)及江苏省社会发展基金(No .BS2000013)资助1 引 言光催化氧化作为一种新的水处理技术正日益受到人们的关注。
以半导体材料Ti O 2为催化剂的多相光催化氧化技术因其具有抗化学、抗光腐蚀、性质稳定、无毒、无二次污染、催化活性高及反应速度快等优点而备受推崇[1～4]。
该技术在实际运用中,Ti O 2悬浮光催化体系较固定化膜光催化体系而言,不仅技术上实施比较容易,而且可最大限度地发挥Ti O 2的光催化活性,使其光催化效率显著提高。
光催化降解甲基橙实验报告详解
光催化降解甲基橙实验报告详解实验目的：本实验旨在通过光催化技术研究甲基橙在紫外光照射下的降解效果，并探讨光催化剂的种类对甲基橙降解率的影响。
实验原理：光催化是利用光照射下的光催化剂，通过产生活性氧化物来降解有机污染物的技术。
在本实验中，我们选用了双氧水和二氧化钛作为光催化剂，紫外光作为激发光源。
实验方法：1.实验前准备：将甲基橙溶液通过稀释至所需浓度，并将光催化剂溶液制备好。
2.实验操作：按照不同的实验方案，将甲基橙溶液和光催化剂溶液混合，然后分别在紫外光照射下进行降解反应。
3.实验记录：在一定时间间隔内，取出一定量的样品，通过紫外可见分光光度计测定其吸光度，并根据标准曲线计算出甲基橙的浓度。
实验结果：实验结果显示，在紫外光照射下，无论是使用双氧水还是二氧化钛作为光催化剂，甲基橙的降解率均呈现出增加的趋势。
随着反应时间的延长，甲基橙的浓度逐渐下降。
在使用双氧水时，降解率先快速增加，然后趋于平缓，在60分钟后达到最大值。
而在使用二氧化钛时，降解率也呈现出类似的趋势，但达到最大值的时间延后到了90分钟。
实验讨论：1.产生活性氧化物：在紫外光照射下，光催化剂吸收光能并产生活性氧化物，例如羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·O2^-）。
这些活性氧化物能够与甲基橙分子发生氧化还原反应，从而使其降解。
2.活性氧化物的生成机制：在使用双氧水作为光催化剂时，紫外光能够使双氧水分解成羟基自由基，而这些羟基自由基是甲基橙降解的主要活性氧化物。
而在使用二氧化钛作为光催化剂时，紫外光能够使二氧化钛表面产生电子空穴对，这些电子空穴能够与水分子发生反应，生成羟基自由基。
因此，双氧水和二氧化钛均能有效降解甲基橙。
3.光催化剂选择：在本实验中，二氧化钛在降解甲基橙方面的效果稍好于双氧水。
这可能是因为二氧化钛具有较大的比表面积和较好的光吸收性能，能够提供更多的活性氧化物产生位点。
结论：本实验通过光催化技术研究了甲基橙在紫外光照射下的降解效果，并发现双氧水和二氧化钛均能有效降解甲基橙。
二氧化钛薄膜光催化降解甲基登
旃 ２ 前 ２期 卷
２０ 年 ４ ｉ ０２
过 程 工 程 学 报
Ｔ ｅＣｈ ｎ ｓ ｕ ｎ ｌ ｆ ｏ ｅ ｓＥ ｇ ｎ ｅ ｎ ｈ ｉｅ ｅＪ ｒ ａ ｏ ￣ ｃ ｓ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｏ ｉ
、 ． Ｎｏ２ ｂ１ ２
Ａｐ ．２ ０ ｒ ０２
表 １ 镀膜底物对光降解率 的影响
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பைடு நூலகம்
３ ２鼓泡气体体积 流速对光降解率 的影响 ．
维普资讯
１４ ８
过 程 工 程 学 报
２ 卷
隙能 Ｅ ＝ ｇ３２ Ｖ的光激发后 ， ｅ 价带 Ｅ的电子被激发 跃过禁带进入 导带 ，并在价带上 留下空穴 ｔ移 向 ＴＯ 表面 ， ｉ２ 表面羟基俘获光生空穴（ ＝ ．＋ ５ １Ｉ］ Ｈ） 毋Ｂ ３１００ ９ｇＨ Ｅ产生羟基 自由基・ （ｏ ￣ ２ ５ ￣Ｅｔ ＯＨ Ｅ ｗ ＝ ． Ｖ ） ５
２３ 实验 原 理
当紫外光照射在浸入 到 甲基橙溶液 中的 ＂ｃ ｒ ｈ薄膜上时， 型半导体 ＴＯ２ ｉ ｉ 光阳极受能量大于带
收稿 日期 ｝２ｏ － ８￣ ．Ｉ回 日期 ：２Ｏ 一 ０２ ｏ ｌ９－ 奎 Ｏ ｌ １－ ２
作者 简介 ：￣ ，
（ ５－，女 ， 山西省忻 县人 ．大 学毕业 ，高 级实 验师 ．物 理化 学专业 １ ７） ９
二氧化钛薄膜 光催化降解 甲基橙
武正簧
（ 原理 工 ＾学 化学 Ｔ 与技术 学院 ， 山两 太 原 ００ ２ 太 ３０ ４
二氧化钛膜光催化降解脱色甲基橙
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第２ ８卷
第 ２期
大 连
交 通
大 学
学 报
Ｖ０ ． ８ Ｎｏ ２ １２ ．
２０ ０ ７年 ６月
Ｊ ＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＬ ＡＮ Ｊ Ａ０ ０ＮＧ ＵＮＩ ＥＲ Ｉ ＯＵ Ｉ Ｉ Ｔ Ｖ Ｓ ＴＹ
Ｊｎ ２ ｏ ｕ ．ｏ ７
文章编号 ：６ ３ ９ ９ （０ ７ ０ —０ ４ ０ １７ ． ５ ０ ２０ ）２ ０ ７ － ６
二 氧 化 钛膜 光 催 化 降解 脱 色 甲基橙
赵 红 ， 金 华 姚
（ 大连 交通 大学 环境与化学工程学院， 宁 大连 ，１０ ８ 辽 １６２ ）
摘
要： 用溶胶 一凝胶法制备了不同载体、 不同层数的锐钛矿纳米 ＴＯ 薄膜 ． ｉ 利用 ＴＯ 薄膜作催化剂 ， ｉ 光
实验 TiO2光催化降解甲基橙性能研究-liang
实验二 TiO 2光催化降解甲基橙性能研究一、目的要求1、掌握确定反应级数的方法；2、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期；3、了解光催化反应仪的以及可见分光光度计的使用方法。
二、基本原理1972年Fujishima 和Honda 发现光照的TiO 2单晶电极能分解水，推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。
1976年，Cary 在近紫外光的照射下用二氧化钛的悬浊液可使多氯联苯脱氯，光催化反应逐渐成为人们关注的热点之一。
光催化法能有效地将烃类、卤代有机物、表面活性剂、染料、农药、酚类、芳烃类等有机污染物降解为相对环境友好的2CO ，2H O 等无机化，污染物中的X原子、S 原子、P 原子和N 原子等则分别转化为X -，24SO - -，34PO -，4NH +，3NO --等无机离子。
光催化法具有能够彻底消除有机污染物，无二次污染，且可在常温常压下进行等优点，因此在消除污染物的研究领域日趋活跃。
光催化通常以半导体如2TiO ，ZnO ，CdS ，23Fe O ，3WO ，2SnO ，ZnS ，3SrTiO ， CdSe ，CdTe ，23In O ，2FeS ，GaAs ，GaP ，SiC ，2MoS 等作催化剂，其中2TiO 具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点，是目前广泛研究、效果较好的光催化剂。
目前，纳米2TiO 的制备技术及在水和气相有机、无机污染物的光催化去除等研究取得很大进展，是极具前途的环境污染深度净化技术，在环境保护领域受到广泛关注。
半导体自身的光电特性决定其催化剂特性。
半导体含有能带结构，一般是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，中间隔着禁带。
当半导体价带上的电子吸收光能被激发到导带，在导带上产生带负电的高活性光生电子（e -），在价带上留下空穴产生带正电的光生空穴（h +），形成光生电子-空穴对，研究证明，当pH=1时用能量等于或大于禁带宽度的光（λ<388nm 的近紫外光）照射锐钛矿型2TiO 半导体光催化剂时，空穴的能量为7.5eV ，具有强氧化性；电子则具有强还原性。
光催化降解甲基橙实验
光催化降解甲基橙实验一、实验目的1、了解TiO2光催化的基本原理；2、了解TiO2光催化降解甲基橙的影响因素如pH、甲基橙初始浓度等对甲基橙脱色率的影响；3、学会利用分光光度法测定甲基橙的浓度。
二、实验原理（一）甲基橙性质甲基橙（Methyl Orange: MO）别名金莲橙D，又名对二甲基氨基偶氮苯横酸钠。
甲基橙为红色鳞状晶体或粉末，微溶于水，不溶于乙醇。
甲基橙的变色范围：pH < 3.1时变红，pH > 4.4时变黄，3.1~4.4时呈橙色。
甲基橙属于阳离子型染料，是常用的纺织染料的一种，主要用于对腈绝纤维的染色。
由于甲基橙分子结构中含有偶氮基（一N=N —），不易被传统的氧化法彻底降解，容易造成环境污染。
（二）T iO2光催化原理半导体材料TiO2作为光催化剂具有化学稳定性高、耐酸碱性好、对生物无毒、不产生二次污染、廉价等优点，故以TiO2为催化剂的非均相纳米光催化氧化是一种具有广阔应用前景的水处理新技术，倍受人们青睐。
TiO2半导体光催化反应机理图如图1-1所示。
半导体粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带（VB ）和空的高能导带（CB）构成，价带中最高能级与导带中的最低能级之间的能量差叫禁带宽度（简写为Eg）。
半导体的光吸收闽值与带隙能Eg有关，其关系式为：乃=1240/Eg （eV）。
锐钛矿型的TiO2带隙能为3.2 eV，光催化所需入射光最大波长为387.5 nm。
当波长小于或等于387.5 nm 的光照射时，TiO2价带上的电子（e-）被激发跃迁至导带，在价带上留下相应的空穴（h+），且在电场的作用下分离并迁移到表面：_ + _TiO2 + h v—h + e （1-1）光生空穴（h+）是一种强氧化剂（E VB =3.1V），可将吸附在TiO2颗粒表面的OH-和H2O分子氧化成OH自由基，OH能够氧化相邻的有机物，亦可扩散到液相中氧化有机物：H2O + h+—• OH ++H （1-2）OH- + h+—• OH （1-3）导带电子（Q）是一种强还原剂（E CB = -0.12V），它能与表面吸附的氧分子发生反应，产生O2超氧离子自由基以及OOH自由基02 + e —• 2O (1-4)H2O + O2 —• 00H + OH (1-5)2 • OOH—0 + H2O2 (1-6)H2O2 + e-—• OH + OH (1-7)H2O2 + O2-—• OH + OH (1-8)上述反应过程中产生的活性氧化物种如：OH、O2-、HOO、H2O2等，可以氧化包括难生物降解化合物在内的众多有机物，使之完全矿化成H2O、CO2等无机小分子。
二氧化钛光催化甲基橙实验报告
二氧化钛光催化甲基橙实验报告实验目的：本实验旨在探究二氧化钛光催化甲基橙的降解效果，并通过实验结果分析其机理。
实验原理：甲基橙是一种常用的指示剂，其在酸性溶液中呈现黄色，而在碱性溶液中呈现红色。
当甲基橙被光照时，其颜色会发生改变。
因此，甲基橙可以作为一种检测酸碱度的指示剂。
二氧化钛(TiO2)是一种常见的光催化剂，具有良好的光催化性能和化学稳定性。
在紫外光的作用下，二氧化钛能够分解水分子，生成氧气和氢氧自由基等活性物质，从而具有一定的光催化降解能力。
本实验中，我们将使用二氧化钛作为光催化剂，将甲基橙溶液置于紫外光照射下，观察其颜色变化情况，并通过测定反应前后溶液中的pH值变化来判断其酸碱度的变化情况。
实验步骤：1.准备甲基橙溶液：取一定量的甲基橙粉末，加入适量的去离子水中，搅拌均匀后制成0.1mol/L的甲基橙溶液。
2.制备二氧化钛悬浊液：取适量的二氧化钛粉末，加入适量的去离子水中，搅拌均匀后放置一段时间使其充分悬浮。
然后用滤纸过滤掉固体颗粒，得到二氧化钛悬浊液。
3.将二氧化钛悬浊液滴加到甲基橙溶液中，使之充分混合。
4.将混合后的溶液置于紫外光照射下进行反应。
可以使用手持式紫外灯或者实验室用的紫外光源。
5.在反应过程中不断观察甲基橙溶液的颜色变化情况。
当甲基橙颜色开始变为红色时，停止反应并记录此时的反应时间。
6.将反应后的溶液取出，用去离子水稀释至适当浓度后测定其pH值变化情况。
实验结果与分析：根据实验结果，我们可以看到在紫外光照射下，甲基橙溶液逐渐变为红色。
这表明二氧化钛对甲基橙的光催化降解作用已经开始发挥作用。
同时，我们还可以通过测定反应前后溶液中的pH值变化来判断其酸碱度的变化情况。
由于二氧化钛具有一定的酸性，因此在反应过程中会释放出氢氧自由基等活性物质，从而导致溶液的pH值下降。
因此，我们可以通过测量反应前后溶液的pH值变化来确定甲基橙的酸碱度变化情况。
氮掺杂二氧化钛光催化降解甲基橙的研究
１ 实验部分
１ 样品制备 ． １
将 １． Ｌ钛酸 四丁酯溶 于 ３ｍ ０ｍ ０ ０ Ｌ无水乙醇 中 搅拌得溶液 Ａ ；将一定量 的去离子水及 １ｍ ５ Ｌ无水
收稿 日期：０ １ １ — ６ ２ １－ ０ ０
项 目基金 ： 江苏省滩涂生物资源与环境保护重点建设项］（Ｌ Ｂ １０ ３ ￣Ｊ Ｃ Ｅ ０ １ ）
因其高色度 、 强毒性 、 降解难 的特点 ， 成为水处理研 究的热点 。而偶氮染料的用量约 占 ５％以上 ， ０ 甲基 橙是具有代表性 的一种 ， 它易溶 于水 ， 性质十分稳 定， 用传统的生物法难 以降解 。本实验 以尿素为 Ｎ 源 ，采 用溶 胶 一凝 胶法 制 备 Ｎ掺 杂 ＴＯ ， 江苏
要： 采用溶胶 一 凝胶法制备 了 Ｎ ＴＯ 多孔材料 ， Ｘ Ｄ， Ｍ对材料进行 了结构和性能的表征 ， － ｉ 用 Ｒ Ｓ Ｅ 同
时研究 了材料对 甲基橙的光降解性能 。结果表 明， 合成的 Ｎ ＴＯ 是锐钛矿型 ， 所 － ｉ： Ｎ元素进入了 ＴＯ 骨架 ， ｉ 且 样 品为多孔结构 ； － ｉ ： Ｎ ＴＯ 多孔材料对甲基橙溶液的紫外光降解 ２ ｈ ． 可达 ８ ． 适 当曝气可有效提高降解率 。 ５ １ ％， ７
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光催化降解实验报告
一、实验目的1. 掌握光催化降解技术的原理和基本操作步骤。
2. 研究TiO2光催化剂对甲基橙染料的降解效果。
3. 探讨不同实验条件对光催化降解效果的影响，如光照时间、催化剂用量、初始浓度等。
4. 利用分光光度法测定甲基橙的降解率。
二、实验原理光催化降解技术是一种利用光能将有机污染物氧化分解为无害物质的方法。
在光催化过程中，光催化剂（如TiO2）吸收光能，产生电子-空穴对，电子与空穴分别参与氧化和还原反应，将有机污染物降解为无害物质。
甲基橙是一种常用的染料，具有较好的代表性。
本实验采用TiO2光催化剂对甲基橙进行光催化降解，通过测定降解过程中甲基橙的吸光度变化，研究光催化降解效果。
三、实验材料与仪器材料：1. 甲基橙染料（分析纯）2. 纯水3. TiO2光催化剂（纳米级）4. 氢氧化钠（分析纯）5. 硫酸（分析纯）仪器：1. 分光光度计2. 磁力搅拌器3. 烧杯4. 容量瓶5. 移液管6. 电子天平四、实验步骤1. 准备甲基橙溶液：准确称取一定量的甲基橙染料，用纯水溶解，配制成一定浓度的甲基橙溶液。
2. 准备TiO2光催化剂：将TiO2光催化剂用纯水洗涤，去除杂质，备用。
3. 光催化降解实验：将甲基橙溶液与TiO2光催化剂混合，置于光照装置下，控制光照时间，定时取样，测定甲基橙的吸光度。
4. 数据处理：根据吸光度变化计算甲基橙的降解率，绘制降解曲线。
五、实验结果与分析1. 甲基橙的降解率随光照时间延长而逐渐增加，说明TiO2光催化剂对甲基橙具有较好的降解效果。
2. 当光照时间为60分钟时，甲基橙的降解率达到90%以上。
3. 甲基橙的降解率随TiO2光催化剂用量的增加而增加，但超过一定量后，降解率变化不明显。
4. 甲基橙的降解率随初始浓度的增加而降低，说明甲基橙的降解过程受到浓度的影响。
六、结论1. TiO2光催化剂对甲基橙具有较好的降解效果，是一种高效、环保的有机污染物处理方法。
2. 光照时间、TiO2光催化剂用量和初始浓度等因素对甲基橙的降解率有显著影响。
光催化降解甲基橙实验报告详解6页
光催化降解甲基橙实验报告详解6页实验目的：利用TiO2光催化技术，研究甲基橙在紫外光下的降解过程。
实验过程：1.将TiO2复合材料放入普通玻璃试管中，使其均匀分散。
2.分别加入甲基橙溶液，使溶液体积占试管的1/4。
3.将试管放入紫外灯光源下，照射不同时间，记录时间和甲基橙颜色深浅的变化。
4.将反应混合物利用滤纸过滤，将过滤后的溶液用吸光光度计测定其吸光度。
实验结果：1.照射10min后，甲基橙的颜色由橙色转变为浅黄色。
4.用吸光光度计测定吸光度，得到不同时间下的吸光度值，表格如下：时间（min）吸光度0 0.75 0.510 0.415 0.320 0.125 0实验分析：1.光催化技术是利用光照的能量来激发催化剂，从而加速化学反应的过程。
在本实验中，TiO2光催化剂被激发后，产生活性氧和羟基自由基，这些自由基能够降解甲基橙这种有机物。
2.从实验结果可以看出，经过一定时间的紫外光照射后，甲基橙的颜色不断变淡，直至完全消失。
这说明甲基橙被光催化剂分解成了更小的有机物，最终变成了无色化合物。
3.实验记录的吸光度值也验证了上述结论，随着紫外光照射时间的增长，溶液的吸光度不断降低，这证明甲基橙不断减少，直至完全降解。
4.光催化技术具有环境友好、能源高效、降解效果好等优点，因此在环境污染治理、废水处理等方面有广泛的应用前景。
本实验利用了TiO2光催化技术，研究了甲基橙在紫外光下的降解过程。
实验结果表明，经过一定时间的紫外光照射后，甲基橙被光催化剂分解成了更小的有机物，最终变成了无色化合物。
光催化技术具有环境友好、能源高效、降解效果好等优点，值得进一步研究和推广应用。
掺杂型二氧化钛纳米管光催化降解甲基橙研究
Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｏｏ ａ ａ ｔ ｘｄ ｔ ｎ ｍｅ ｙ ｒｎ ｅ ｄ ｇａ ａｉｎ ｅ ｉ ｅ ｃ ； ｉ ｚｎ ｏ ｂ ｓｃ ｄ ｐｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｈ ｔｅ ｔｌ ｉ ｏ ｉ ｉ ； ｔ ｌｏａ ｇ ； ｅ ｒｄ ｔ ｆｃ ｎ ｙ Ｔ Ｏ ａ ｔ ｅ ｏ ｏ ｉｇ ｙｃ ａ ｏ ｈ ｏ ｉ ｎ ｕＣ ａｇ ｉ ｒ
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（ ． 师范学院 生命科学 与化学学院 ， １ 天水 甘肃 天水 ７ １ １２ 甘肃省新型分子材料设 计与功能重点实验室 ， ４０ ；． ０ 甘肃 天水 ７ １ｏ ） ４０ １
二氧化钛纳米材料的制备、改性及光催化性能研究
摘要二氧化钛纳米材料的制备、改性及光催化性能研究摘要随着人们生活水平的不断提高，越来越多的产品来自于石油、煤炭和天然气等不可再生的自然资源。
同时，产品在原材料的提取、运输和转化过程中都有可能给环境带来负面效应。
因此，环境污染和能源短缺现象成为人类目前应对的世界性难题。
半导体光催化技术在环境修复领域的作为不容忽视，已被证明是降解水体和大气环境中有害污染物的有效途径。
在解决能源危机方面，通过光分解水制氢、太阳能电池等方式实现了可再生能源的高效利用。
二氧化钛因其高稳定性，无毒性且低成本被认为是非常理想的光催化半导体材料。
光催化剂的表面积是决定污染物吸附量的重要因素，直接影响其光催化活性的强弱。
由于二氧化钛纳米材料的高表面能使得纳米粒子间倾向于聚集以达到体系的平衡状态，导致纳米粉体的团聚现象严重，无法获得较大的活性表面积。
因此，本文采用表面活性剂作为分散剂，并优化制备工艺进行改性，以获得均一分散的二氧化钛纳米体系是十分必要的。
主要研究内容如下：（1）综合溶胶-凝胶法和溶剂热法的制备优势，本论文采用溶胶-溶剂热改进工艺进行实验分析。
以钛酸丁酯为钛源，无水乙醇为溶剂，浓硝酸为抑制剂，按照n(Ti(OR)4):n(C2H5OH):n(H+):n(H2O)=1:15:0.35:4的反应物配比，制备纳米级二氧化钛材料。
（2）通过单因素实验与正交实验相结合的方式，以样品对甲基橙的光催化降解率为分析依据，探究溶剂热温度、溶剂热时间、煅烧温度和煅烧时间对于二氧化钛光催化活性的影响。
正交实验的结果表明，最佳工艺参数是：当溶剂热温度为150℃，溶剂热时间为24h，煅烧温度为450℃，煅烧时间为4h时，样品的光催化降解率最高，为82.88%。
同时XRD、SEM、TEM和EDS的图像表明，样品为结晶度良好的单一锐钛矿相，无任何杂质，但分散性一般。
（3）在最佳工艺参数的基础上，通过控制表面活性剂的种类和含量的不同，探究不同类型表面活性剂的最佳投料比，从而确定用于二氧化钛纳米粉体改性的最佳分散剂，并通过XRD、SEM、TEM和EDS等技术对样品进行表征。
二氧化钛光降解甲基橙的实验研究
二氧化钛光降解甲基橙的实验研究吕忆民a ，李梦晴b ，吕崔华b（山东理工大学a.无机化学实验室；b.化学工程学院，山东淄博255049）摘要：二氧化钛（TiO 2）作为一种催化剂已经得到了广泛的应用，特别是在污水处理方面。
本课题主要探究了用二氧化钛（TiO 2）光降解污水中的有机污染物甲基橙，并对其机理进行了探讨。
通过分析二氧化钛（TiO 2）的用量与甲基橙的用量比例、反应时间、pH 值以及外界条件等因素对降解结果的影响，找到最佳的降解条件。
实验结果表明：在125W 高压汞灯的照射以及在磁力搅拌器的搅拌下，在强酸或强碱的条件下，当甲基橙：二氧化钛=1∶1000时，可达到最佳降解率。
关键词：二氧化钛；光催化；降解中图分类号：G642.423文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）37-0231-02随着经济与技术的发展，染料及印染行业生产规模不断扩大，同时因为工业废水具有成分复杂、色度高、排放量大、毒性大（其中含苯环、胺基、偶氮基团等致癌物质）、可生化性差等特点，一直是废水处理中的一个难题。
在众多的光催化材料中，半导体TiO 2因其性质稳定、易分离、耐光腐蚀、无毒的特性被应用在工业中。
TiO 2粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带和空的高能导带构成价带和导带之间存在禁带。
当用能量等于或大于禁带宽度（也称带隙，Eg ）的光照射半导时，价带上的电子（e -）被激发跃迁至导带，在价带上产生了相应的空穴（h +），并在电场作用下分离并迁移到粒子表面。
本研究采用二氧化钛（TiO 2）光降解污水中的有机污染物甲基橙，并对其机理进行了探讨。
通过分析二氧化钛（TiO 2）的用量与甲基橙的用量比例、反应时间、pH 值以及外界条件等因素对降解结果的影响，找到最佳的降解条件。
一、实验本研究所用到的药品有甲基橙、粉末二氧化钛、氢氧化钠、盐酸等；实验仪器有分光光度计、磁力搅拌器、125W 高压汞灯、离心机。
tio2光催化降解甲基橙性能的研究
tio2光催化降解甲基橙性能的研究
TiO2是一种有机污染物光催化降解的有效材料，由于其
优异的稳定性、可形成稳定的光电子对和较强的光催化活性，在光催化分解甲基橙方面具有较强的潜力。
研究表明，在紫外光辐射下，TiO2能够有效降解甲基橙，其光催化活性随TiO2纳米粒子尺寸和形貌变化而变化。
当纳
米粒子尺寸增加，TiO2纳米粒子表面积增加，光催化性能增强。
同时，当TiO2纳米粒子形貌由球形变为柱状，其光催化
性能也会发生变化。
此外，添加剂的添加也会影响TiO2的光催化性能。
例如，添加ZnO纳米粒子可以提高TiO2的光催化性能。
研究表明，
当添加量为2％时，TiO2的光催化活性会有所提高，而当添
加量超过2％时，TiO2的光催化活性会有所降低。
另外，TiO2的光催化性能还受到电子载流子的影响。
当TiO2表面的电荷增加时，其光催化性能会受到影响，电子载
流子的影响越大，TiO2的光催化性能就越好。
综上所述，可以看出，TiO2的光催化性能受到TiO2纳米
粒子尺寸、形貌、添加剂以及电子载流子的影响，因此，要提高TiO2的光催化性能，就需要优化上述因素，从而更好地降
解甲基橙。
二氧化钛光催化剂降解甲基橙影响因素研究实验方案
二氧化钛光催化剂降解甲基橙影响因素研究实验方案一实验目的不同因素对二氧化钛光催化剂降解甲基橙的影响二实验原理光催化的原理是利用光来激发二氧化钛等化合物半导体，利用它们产生的、电子和空穴来参加氧化—还原反应。
当能量大于或等于能隙的光照射到半导体纳米粒子上时，其价带中的电子将被激发跃迁到导带，在价带上留下相对稳定的空穴，从而形成电子—空穴对。
由于纳米材料中存在大量的缺陷和悬键，这些缺陷和悬键能俘获电子或空穴并阻止电子和空穴的重新复合。
这些被俘获的电子和空穴分别扩散到微粒的表面，从而产生了强烈的氧化还原势.光催化剂对于化学反应的催化降解机理是，当催化剂受到可见光照射并吸收光能后，会发生电子跃迁成电子－空穴对．然后使吸附于催化剂表面的有机污染物发生氧化还原反应进行降解，或者氧化其表面吸附的氢氧根( OH－ ) ，使之生成氧化性更强的羟基自由基( ·OH) ．通过这些过程最终将体系中的污染物氧化成水、二氧化碳和无机盐等物质． TiO2 作为一种性能优异的半导体光催化剂，已经被很多的科研工作者进行过研究。
三实验仪器和试剂甲基橙二氧化钛盐酸氢氧化钠氯化钾pt 72型分光光度计磁力搅拌器四二氧化钛的制备制备二氧化钛的方法有很多本实验采用溶胶-凝胶法将钛酸丁脂与无水乙醇按一定比例混合搅拌，通过超声波震荡形成溶胶，再将其凝胶固化，最终通过热处理焙烧制得TiO2 薄膜材料。
Ti(OR)n+H2O → Ti(OH)n+ROH （1）-Ti–OH+HO-Ti- → -Ti–O-Ti+H2O （2）-Ti-OR+HO-Ti- → -Ti-O–Ti+ROH （3）式中的R 为有机基团。
最后获得的氧化物的结构和形态依赖于水解和缩聚反应的相对反应程度，当金属- 氧桥- 聚合物达到一定宏观尺寸时，形成网状结构从而溶胶形成凝胶。
经加热烘干，得到黄色的晶体，再将其研磨成粉末，最后再经过热处理得到二氧化钛。
五实验方法光催化反应具体过程称取0 .500 g TiO2 ,量取250ml浓度为20mg/l甲基橙溶液置于反应器中经磁力搅拌15 min后, 引入光源, 反应过程中,控制溶液温度,每隔一定的时间取样, 离心分离, 取上层清液,利用紫外分光光度仪测定甲基橙的吸光度并求出其浓度 .（先用紫外可见分光光度计做甲基橙标准溶液的标准曲线,然后测试催化后的溶液吸光度,在曲线上找到对应的浓度)六对比条件1 不同的PH的影响2 不同温度的影响3 二氧化钛的浓度的影响4 Zn等金属的影响5 光照强度的影响6 氯离子是否有影响。
二氧化钛光催化剂降解甲基橙影响因素研究实验方案
二氧化钛光催化剂降解甲基橙影响因素研究实验方案实验目的：研究二氧化钛光催化剂降解甲基橙的影响因素。
一、实验材料和仪器1.实验材料：a.甲基橙溶液b.二氧化钛光催化剂c.乙醇2.实验仪器：a.紫外可见分光光度计b.电子天平c.电子恒温器d.紫外灯二、实验步骤1.制备甲基橙溶液：a.使用电子天平称取一定质量的甲基橙粉末，加入一定体积的去离子水中，摇匀。
b.将混合物倒入容量瓶中，并用去离子水稀释至刻度线，摇匀，得到一定浓度的甲基橙溶液。
2.准备不同条件的实验体系：a.添加一定量的甲基橙溶液到一系列容量瓶中，使每个容量瓶中甲基橙溶液的浓度相同。
b.在每个容量瓶中添加不同质量的二氧化钛光催化剂，使得每个容量瓶中的二氧化钛质量不同。
c.添加一定量的乙醇溶液到每个容量瓶中，以充当电子传递剂。
3.实验操作：a.将每个容量瓶中的溶液放置在具有一定紫外光照射条件的紫外灯下，开始进行光催化反应。
b.反应开始后，每隔一段时间，取出一定量的反应溶液，通过紫外可见分光光度计测量其吸光度，记录数据。
4.控制实验条件：a.控制紫外光照射强度、照射时间、反应温度等实验条件。
b.对于每一组实验条件，重复多次实验，计算平均值，并进行统计分析。
5.数据处理：a.绘制甲基橙溶液吸光度随时间变化的曲线图。
b.计算甲基橙降解速率以及降解效率。
c.分析各影响因素对反应速率和效率的影响。
三、结果与讨论通过以上实验步骤，可以探究二氧化钛光催化剂降解甲基橙的影响因素。
在进行实验过程中，需要注意控制实验条件的稳定性和准确性，以保证结果的可靠性。
同时，通过数据处理和分析，可以得出不同影响因素对反应速率和效率的影响程度，有效指导二氧化钛光催化剂在废水处理中的应用。
纳米二氧化钛对甲基橙的光催化降解实验题
纳米二氧化钛对甲基橙的光催化降解实验题光催化降解是一种利用光和催化剂对有机污染物进行降解的环保技术，因其具有高效、环保等特点，近年来备受关注。
本文将探讨纳米二氧化钛对甲基橙的光催化降解实验题。
一、实验原理纳米二氧化钛在紫外光照射下，能吸收能量而产生电子空穴对，达到催化分解污染物的目的。
二氧化钛的微观形态、大小和晶化度等因素，其催化性能会发生变化。
因此，在光催化反应中应选择适宜的纳米二氧化钛粉末来进行。
甲基橙是一种有机污染物，其主要成分是碳氢氧化合物，其降解的方法与其他有机污染物比较相似，但其色度和反应速度较明显，因此它成为了光催化降解实验的一个典型例子。
二、实验步骤1. 准备工作（1）准备0.01mol/L的甲基橙溶液，将其经过紫外线灯管照射30分钟，去除水中残留的空气，转到一个不透光的玻璃烧瓶中，备用。
（2）按比例取纳米二氧化钛粉末，并在常温下浸泡在浓氢氧化钠中，加入适量蒸馏水至0.1g/mL左右。
2. 光催化降解实验（1）取一定量的甲基橙溶液，分别加入不同比例的纳米二氧化钛粉末，进行搅拌和均匀分散。
（2）将样品分别放置于紫外线灯管下照射，记录反应时间的变化和溶液颜色的变化，并对溶液样品进行分析。
三、实验结果通过对不同浓度的甲基橙溶液添加不同的纳米二氧化钛粉末，发现在光照射下，其反应时间有明显的线性相关性。
在随着纳米二氧化钛的加入量增加，反应时间也随之减少，甲基橙的降解速度加快。
当纳米二氧化钛的加入量达到一定比例后，反应时间降至最低，甲基橙的降解速度最快。
此外，观察了在光照射下甲基橙溶液的颜色变化。
在最佳实验条件下，甲基橙的颜色逐渐变浅，最终逐渐消失。
四、实验分析通过对实验结果进行分析，发现甲基橙污染物对于纳米二氧化钛的光催化降解具有明显的响应，且呈现明显的线性关系。
因此，可以证明纳米二氧化钛对于甲基橙的降解具有一定的效果。
此外，实验结果表明，纳米二氧化钛粒子的加入会明显加速甲基橙的降解速率，最终达到一定的降解效果。
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反应的发生，降低了光催化效率．让‘５，
收稿日期：２０１２ｑ３２—１９
作者简介：谢一飞（１９８６一），男，山东邹城人，南京工业大学硕士研究生，主要研究领域为纳米粉体的改性与制备
万方数据
１６
印染助剂
２９卷
手段是粉磨细化．粉磨首先可以增大粉体的比表面
积，增大固一液接触面面积，提高光催化速率．其次，粉
拌边滴加１８ ｍＬ浓氨水，其他步骤同纯ＴｉＯ：光催化剂 的制备，可制得Ｃｕ—Ｎ共掺杂ＴｉＯ：光催化剂．
１．２．３
掺杂的ＴｉＯ：光催化剂样品．
２．１．２ ＸＲＤ
ＴｉＯ：光催化剂的粉磨改性 分别取纯ＴｉＯ：和Ｃｕ—Ｎ共掺杂ＴｉＯ：各９ ｇ进行粉
由图１可见，随着ｃｕ掺杂量的提升，ＴｉＯ：粉体中金 红石相逐渐减少，锐钛矿相增多．与纯ＴｉＯ：的ＸＲＤ图 谱相比，ｃｕ掺杂ＴｉＯ：并没有增加新的衍射峰，这说明
能力，反而造成光催化性能的下降． 由图４可以看出，Ｃｕ掺杂量对于可见光下光催化
性能的影响与在紫外光下类似，均是随着掺杂量的增
大先升高后降低．ｃｕ掺杂ＴｉＯ：催化剂在可见光下的光
催化降解能力大大低于紫外光下原因是太阳光中紫
２Ｕ ３Ｕ ４Ｕ ５０ ６０ ７Ｕ ８０
２０１（。）
外光含量较低，空穴一电子对生成速率较慢，导致光催
第２９卷第１０期 印染助剂 ２０１２年１０月ＴＥＸＴＩＬＥ ＡＵＸＩＬＩＡＲＩＥＳ
Ｖ０１．２９ Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．２０１２
二氧化钛改性对光催化降解甲基橙的研究
谢一飞，方莹，李镇
（南京工业大学材料科学与工程学院，江苏南京２１０００９）
摘要：以钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶一凝胶法制备Ｔｉｏ：粉体；并以硝酸铜为铜源，氨水为氮源制成ｃｕ掺杂、Ｃｕ—Ｎ共掺杂的 改性ＴｉＯ：粉体．采用球磨法对掺杂ＴｉＯｚ粉体进行粉磨；采用ＸＲＦ、ＸＲＤ、ＳＥＭ、粒度分析对不同ＴｉＯ：粉体进行了表征；以甲基橙为降解对
化效率低下．
６０ ５０ 冰 ４０ ３０ ２０ １０ Ｏ
ｎ（Ｃｕ）／ｎ（Ｔｉ）：１—０％；２—＿ｏ．２５％；３—＿０．５０％；４—０．７５％；５—１．０％ 图１ Ｃｕ掺杂ＴｉＯ：样品的ＸＲＤ图谱
由图２可见，与ｃｕ掺杂ＴｉＯ：相似，随着ｃｕ掺杂量 的提升，Ｃｕ—Ｎ共掺杂ＴｉＯ：粉体中金红石相逐渐减少， 锐钛矿相增多．与纯ＴｉＯ：的ＸＲＤ图谱相比，ｃｕ—Ｎ共掺 杂ＴｉＯ：光催化剂也没有增加新的衍射峰，这说明氮元
Ｔｈｅ ｄｏｐｅｄ Ｔｉ０２ ｐｏｗｄｅｒ ｗａｓ ｇｒｏｕｎｄ ｂｙ ｂａｌｌ ｍｉｌｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ：Ｔｈｅ Ｔｉ０２ ｐｏｗ— Ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｄｅｒ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＸＲＦ，ＸＲＤ，ＳＥＭ ａｎｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
文章编号：１００４—０４３９（２０１２）１０～００１５—０４
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Ｙｉ－ｆｅｉ，ＦＡＮＧ
冰
斟 齄 逝
图５
Ｃｕ—Ｎ共掺杂ＴｉＯ：可见光下的催化降解性能
Ｃｕ—Ｎ共掺杂ＴｉＯ：可见光下的催化能力比Ｃｕ掺 杂ＴｉＯ：有所提高，显示了Ｃｕ—Ｎ共掺杂的协同效应，使 得光催化效率提高，扩大了可见光响应范围．这是由
降解时Ｉ司／ｍｉｎ
于Ｎ元素与ＴｉＯ。中的部分氧发生取代进而形成ＴｉＯ：…Ｎ
浓氨水（质量分数２５％～２８％，分析纯，上海沪宝化学试
阳光为光源，将溶液在太阳光下进行光催化降解试 验．注意避风，每隔３０ ｍｉｎ测定吸光度（需将溶液取回
室内放于暗箱中避光）．其余步骤同紫外光下的降解 试验．
降解率＝（１－Ａ／Ａｏ）ｘ１００％
剂厂），无水乙醇（分析纯，成都方舟化学试剂厂），硝酸 （分析纯，成都欣海兴化工试剂厂）． 仪器：ＴＰ一２１４型电子天平（深圳华恒仪器有限公
性能最高．
２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０
２０／（。）
ｎ（Ｃｕ）ｌｎ（ｒｒｉ）：ｌ—Ｏ．２５％；２—０．５０％；３—０．７５％；４—１．Ｏ％ 图２ Ｃｕ—Ｎ共掺杂ＴｉＯ：样品的ＸＲＤ图谱
冰
斛 跬 遨 舳∞∞如∞如加ｍ
ｏ
２．１．３掺杂对光催化性能的影响
Ｃｕ掺杂Ｔ
降Байду номын сангаас时间／ｍｉｎ
ｎ（Ｃｕ）／ｎ（Ｔｉ）：一一Ｏ．２５％；０—＿０．５０％；△—＿ｏ．７５％；Ｖ—１．０％
可得到ＴｉＯ：光催化剂． １．２．２掺杂ＴｉＯ：光催化剂的制备
２结果与讨论
２。ｌ掺杂改性对ＴｉＯ：光催化剂的影响
２．１．１
Ｃｕ元素最大掺杂量分析
在ｃｕ掺杂ＴｉＯ：光催化剂的制备过程中，加入过
量的硝酸铜ｆ咒（Ｃｕ），ｎ（Ｔｉ）－－ｓｏ，ｙ，ｄ，溶液Ｃ经７５。Ｃ烘干后， 洗涤至滤液中不含Ｃｕ“，烘干，烧结．经ＸＲＦ测定，所得 粉体中ｃｕ元素最大掺杂量ｎ（Ｃｕ）／ｎ（Ｔｉ）＝１．２％．
１．２制备与改性 １．２．１纯ＴｉＯ：光催化剂的制备 将１２０ ｍＬ蒸馏水、１２０ ｍＬ无水乙醇和２４ ｍＬ浓 硝酸在室温下充分搅拌１ ｈ，得到溶液Ａ．再将６０
ｍＬ
ＳＥＭ：采用日本电子公司ＪＳＭ一５９００Ｓ扫描电镜测 定：粒度：采用南京工业大学硅酸盐研究所开发的 ＮＳＫＣ—ｌ型光透式粒度分析仪测定，分散介质选用无 水乙醇；元素含量：采用瑞士公司ＡＲＬＡＤＶＡＮＴ’ＸＰ型 ｘ射线荧光光谱仪（ｘＲＦ）测定；晶型结构与成分分析： 采用日本Ｒｉｇａｋｕ公司的Ｄ／ＭＡＸ一２２５０型ｘ一射线衍射
将一定量的硝酸铜加入溶液Ａ中，其他步骤同纯
ＴｉＯ：光催化剂的制备，可制得ｃｕ掺杂ＴｉＯ：粉体． 将一定量的硝酸铜加入溶液Ａ中，边搅拌边向溶 液Ａ中缓慢滴加溶液Ｂ后继续搅拌１ ｈ，然后边快速搅
为了确认ｃｕ的最佳掺杂量，分别制备ｎ（Ｃｕ）／ｒｔ（Ｔｉ）＝
０．２５％、０．５０％、０．７５％和１．０％的Ｃｕ掺杂以及Ｃｕ—Ｎ共
象，考察ｊｒ ＴｉＯｚ粉体作为光催化剂的光催化降解能力．结果表明：Ｃｕ—Ｎ共掺杂所起到的协同作用使改性后的ＴｉＯ：粉体在紫外与可见光 下的光催化能力得到了较大提高，ｃｕ掺杂量最佳值为０．５０％；通过２ ｈ、２３０ ｒ／ｒａｉｎ的高能球磨，有效地提高了光催化速率．
关键词：二氧化钛；粉体改性；光催化；甲基橙 中图分类号：ＴＱ０３２；ＴＱｌ３４．１＋１；ＴＱ４２６．６２ 文献标识码：Ａ
ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ｍｅｔｈｙｌ ｏｒａｎｇｅ
ｔＶ
ａｓ
ｍｏｄｅｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉ— ｍａｒｋｅｄｌｙ ｂｙ ｔｈｅ ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｃｕ—Ｎ
为了克服ＴｉＯ：材料的上述缺陷，一个重要的手段 是对其进行掺杂改性．早在１９８６年Ｓａｔｏ等【６１将氮元素 引入ＴｉＯ：使其具有了可见光活性．之后，其他非金属 元素掺杂提高ＴｉＯ：可见光下催化性能的报道相继出 现．Ｃｈｏｉ等研究了多种金属元素掺杂ＴｉＯ：粉末，结果表 明：部分金属元素适量的掺杂可有效地提高ＴｉＯ：的光 催化性能．非金属元素掺杂可以减小禁带与禁带间宽 度，同时降低激发所需能量，从而拓宽辐射光的响应 范围；金属掺杂ＴｉＯ：不仅产生掺杂能级，降低禁带宽 度，还可以在表面形成晶格缺陷与捕获中心，减少电 子一空穴对的复合，提高光催化效率．７－ｔｑ另一个有效的
素的引入在原本单掺杂的基础上没有形成新的物相．
斟 整 遵
降解日寸ｌｈｑ／ｍｉｎ ｎ（Ｃｕ）ｌｎ丌ｉ）：■—帕％；ｏ—＿０．２５％；△一０．５０％；Ｖ一０．７５％；司一１．０％
图４
ｃｕ掺杂ＴｉＯ：可见光下的催化降解
从图５可知，随着ｃｕ掺杂量的增大，Ｃｕ—Ｎ共掺杂 ＴｉＯ：可见光下的催化能力先升高后降低．０．５０％时催化
ｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ２ ｈ ａｎｄ ２３０ ｒ／ｍｉｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｂａｌｌ ｍｉｌｌｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ；ｐｏｗｄｅｒ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ；ｍｅｔｈｙｌ ｏｒａｎｇｅ
ＴｉＯ：材料具有催化活性高、稳定性好、价格低廉、 对人体无害等优点，在太阳能电池、污水治理、空气净
验，２ ｈ后测定甲基橙溶液的最终降解度． 可见光下：以２０１１年１１月中旬南京晴天午后太
磨破坏了ＴｉＯ：晶粒表面，部分Ｔｉ—Ｏ断裂，晶格畸变也 导致部分Ｔｉ一０长度变化，更有利于ＴｉＯ：粉体对紫外
光的吸收．衅１
１试验
１．１材料与仪器 材料：钛酸四丁酯（化学纯）、甲基橙（分析纯）（天津
化学试剂厂），硝酸铜（分析纯，上海新宝精细化工厂），
ａｓ
ｔｈｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｏｕｒｃｅ
ａｓ
Ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｃｕ ｄｏｐｅｄ ａｎｄ Ｃｕ－Ｎ ＣＯ—ｄｏｐｅｄ Ｔｉ０２ ｐｏｗｄｅｒ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ｃｕｐｒｉｃ ｎｉｔｒａｔｅ ａｍｍｏｎｉａ ｌｉｑｕｏｒ
ａｓ
ｃｏｐｐｅｒ
ｓｏｕ
ｒｃｅ，
ｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｓｏｕｒｃｅ
仪（ｘＲＤ）测定，ＣｕＫａ靶，管电压４０ ｋＶ，管电流４０ ｍＡ，步 进扫描法，步长为０．０２。．
钛酸四Ｊ．酯和１２０ ｍＬ无水乙醇充分搅拌，得到溶液
Ｂ．边搅拌边向溶液Ａ中缓慢滴加溶液Ｂ，滴加完毕后 继续搅拌１ ｈ，得到溶液Ｃ．将溶液Ｃ静置２４ ｈ得到凝 胶，于７５℃烘干，然后放人马弗炉中，６００℃煅烧３ ｈ，即
ｏｆ Ｔｉ０２ ｐｏｗｄｅｒ ｕｎｄｅｒ ｖｉｏｌｅｔ ｒａｙ ａｎｄ ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ