改性二氧化钛在可见光下对一氧化氮的去除效率研究

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TiO2纳米材料的改性及其光催化性能研究

TiO2纳米材料的改性及其光催化性能研究TiO2是一种广泛应用于光催化领域的半导体材料，其广泛应用主要归功于其良好的化学稳定性、光催化性能和较低的成本。

然而，TiO2的光催化活性主要集中在紫外光区域，限制了其在可见光范围内的应用。

因此，对于纳米TiO2材料的改性研究变得尤为重要，以提高其可见光催化性能，并扩大其应用范围。

研究表明，改性TiO2纳米材料可以通过掺杂、表面修饰以及复合等方法来实现。

其中，掺杂是最常用的改性策略之一。

通过引入铁、氮、碳等元素来改变TiO2的能带结构，可以使其光催化活性发生显著改善。

铁掺杂的TiO2在可见光催化领域具有良好的应用前景。

研究发现，铁掺杂的TiO2具有更窄的能带间隙，能够吸收更多的可见光，并产生更多的电子-空穴对，从而提高催化活性。

同时，还有研究表明，通过调节铁掺杂浓度和制备条件，可以进一步提高光催化性能。

表面修饰也是改性TiO2纳米材料的重要策略之一。

常见的表面修饰方法包括溶液热处理、沉积溶胶、负载其他半导体等。

例如，通过溶液热处理可以在TiO2表面形成一层导电聚合物薄膜，改善其可见光催化性能。

通过沉积溶胶可以在TiO2表面引入二氧化铕、氧化亚铜等光敏剂，增强其可见光催化活性。

此外，将其他半导体负载在TiO2纳米材料上，可以通过协同作用来提高光催化性能，例如Pt-TiO2和Ag-TiO2等复合材料。

此外，纳米TiO2的复合改性也是提高其光催化性能的重要手段之一。

常见的复合改性方法包括纳米TiO2与碳材料的复合、纳米TiO2与其他半导体的复合等。

例如，将纳米TiO2与石墨烯、碳纳米管等碳材料复合，可以通过增加可见光吸收和电子传输来提高光催化性能。

此外，将纳米TiO2与ZnO、CdS等其他半导体复合，也可以通过异质结构的形成来提高光催化活性。

综上所述，纳米TiO2材料的改性研究对于提高其光催化性能以及拓宽应用领域具有重要意义。

掺杂、表面修饰和复合是常用的改性策略，通过这些方法可以有效地调控纳米TiO2的能带结构、光吸收性能和电子传输性能。

二氧化钛光催化杀菌性能研究及机理探索

二氧化钛光催化杀菌性能研究及机理探索二氧化钛（TiO2）是一种具有广泛应用潜力的光催化材料，其在光催化杀菌方面的性能引起了广泛关注。

本文旨在介绍二氧化钛光催化杀菌性能的研究进展，并探索其杀菌机理。

二氧化钛光催化技术主要通过紫外光激发下的光生电荷转移过程来实现杀菌作用。

首先，紫外光激发二氧化钛表面的电子从价带跃迁到导带，形成电子-空穴对。

随后，电子从导带传输到二氧化钛表面，与溶液中的氧分子发生反应，产生具有强氧化性的·OH自由基等，从而破坏菌体的结构和生物功能，从而杀灭细菌。

许多研究表明，二氧化钛光催化杀菌性能受多个因素影响。

首先，二氧化钛的晶格结构和晶面展示了不同的光催化活性。

研究表明，以（001）晶面为主的二氧化钛呈现出更高的催化活性，这是因为该晶面具有更大的表面能和更多的活性位点。

其次，二氧化钛的晶体尺寸和形状也对光催化杀菌性能产生影响。

纳米尺寸的二氧化钛颗粒具有更大的比表面积和更好的光吸收能力，增强了光催化反应速率。

此外，改变二氧化钛的形状，如纳米线、纳米球等，也可以调控其表面反应活性，从而影响其光催化杀菌性能。

在研究二氧化钛光催化杀菌性能的过程中，研究者还发现了一些影响杀菌性能的外部因素。

其中，光照强度、溶液pH值和温度是最为常见的因素。

当光照强度增加时，光解反应速率也增加，从而提高了杀菌效果。

然而，过高的光照强度可能导致二氧化钛表面的自我复合反应，从而降低其光催化杀菌活性。

此外，溶液pH值的改变也会影响到光催化杀菌效果。

一般来说，较高的pH值有利于产生更多的·OH自由基，从而增强杀菌活性。

最后，温度的升高可以促进反应速率，但温度过高可能会破坏细菌细胞膜，从而降低光催化杀菌效果。

此外，二氧化钛的光催化杀菌机理也是研究的焦点之一。

除了通过直接的氧化反应杀菌外，也有研究发现二氧化钛光催化杀菌可以通过产生一系列的活性氧化物来实现杀菌作用。

例如，一些研究表明，二氧化钛光催化杀菌主要通过产生一氧化氮（·NO）来实现，而一氧化氮具有强氧化和杀菌作用。

环境工程毕业论文--改性纳米TiO2光催化降解甲基橙的研究

摘要当今全球范围内都不同程度地出现了环境污染问题, 探索和研究经济有效的消除环境污染物的新技术和新方法具有重要的意义。

二氧化钛光催化作为一种先进的氧化技光催化剂有其自身的缺陷：量子术,在环境领域具有十分广阔的应用前景。

然而，TiO2产率低和太阳能利用率低。

研究表明，在TiO2中掺杂金属离子，不仅能影响电子--空穴对的复合率，提高表面羟基位，改善光催化效率，还可能使TiO2的吸收波长范围扩大到可见光区域，增加对太阳能的转化和利用。

但金属沉积量过大会使TiO2光催化性能下降。

此外，超声可以有效改善粒子的结构，提高其光催化性能。

本文针对不同金属（Ho、Gd、Zr、Ag）的不同含量（0.5%、1%、2%、3%、4%）进行掺杂改性超声制备，研究其对TiO的光2催化活性的改变。

首先,本文将概述TiO2的制备方法,光催化氧化的机理及应用,并且通过国内外对TiO2研究进展,阐述研究金属掺杂改性、超声浸渍制备TiO2的原因。

其次,本文将详细介绍制备纯TiO2和金属掺杂改性TiO2的超声制备溶胶－凝胶法。

再次，通过紫外光下样品的降解甲基橙实验，研究其光催化性能。

研究结果表明：溶胶－凝胶法成功制备TiO2，金属掺杂改性可以提高其光催化活性，并初步判断所选取金属元素的合适掺杂量。

关键词：TiO2,光催化活性,溶胶-凝胶，金属掺杂，超声AbstractNowadays,various degree of the problems of environmental pollution have been presenting in the global range. In order to eliminate environmental pollutants , it has significant meanings that effectively new technology methods are explored and studied Therefore, as an advanced photocatalysis technique, TiO2photocatalysis technique has an extremely wide application prospect in the domain of environment. However, TiO2has its own shortcomings : low quantum yield and low utilization of solar energy.Research shows that the TiO2-doped metal ions, can not only affect the electronic -- hole on the composite rate, improve surface hydroxyl groups and photocatalytic efficiency, but also result in the absorption wavelength range extended to the visible region and the increase of solar energy conversion and utilization. However excessive metal deposition will affect TiO2photocatalytic properties. Moreover, ultrasound can effectively improve the particle structure and enhance its photocatalytic properties. We study on TiO2,which is made by ultrasound ,photocatalytic activity changes on different metals (Ho, Gd, Zr, Ag) of different content (0.5%,1%,2%,3%.4%).First of all, this paper would summarize the making method of TiO2,the mechanism and the application of photocatalytic oxidation. Then it expounded the reason that researching metal-doped TiO2 made by ultrasound through the relative study internal and external.Secondly, this paper would particular introduce the Sol-Gel with ultrasound method to prepare pure TiO2 and metal-doped TiO2.Thirdly,this paper would study the photocatalytic activity through methyl orange degradation experiment by mercury lamp respectively.The results shows : sol-gel method is successful in the preparation of TiO2, and metal-doped can improve photocatalytic activity. At last, the appropriate metal doping can be judged and selected.Keywords :TiO2 , Photocatalytic activity, Sol-gel, Metal-doped, Ultrasound目录1.绪论 (1)1.1.纳米二氧化钛光催化概述 (1)1.1.1.纳米二氧化钛光催化机理及特性 (1)1.1.2.纳米二氧化钛光催化的应用 (3)1.2.影响纳米二氧化钛光催化活性的因素 (4)1.2.1.晶体结构的影响 (4)1.2.2.粒径的影响 (5)1.2.3.比表面积的影响 (6)1.2.4.表面羟基的影响 (6)1.2.5.载流子俘获剂的影响 (7)1.3.纳米二氧化钛的制备 (7)1.3.1.气相法制备纳米TiO2粉体 (7)1.3.2.液相法制备纳米TiO2粉体 (8)1.4.纳米T I O2的改性研究进展 (9)1.4.1.复合半导体 (9)1.4.2.贵金属沉积 (9)1.4.3.过渡金属离子掺杂 (10)1.4.4.稀土元素的掺杂 (11)1.4.5.非金属掺杂 (11)1.5.超声在制备纳米T I O2光催化剂方面的应用 (11)1.5.1.超声化学反应的基本原理——超声空化 (12)1.5.2.超声在TiO2基光催化剂制备中的应用 (12)1.6.课题研究的目的和意义 (14)2.纳米TIO2粉末的制备 (15)2.1.实验材料 (15)2.1.1.化学试剂 (15)2.1.2.实验仪器 (15)2.1.3.实验装置 (16)2.2.T I O2的制备方法 (17)2.2.1.溶胶-凝胶法制备TiO2原理 (17)2.2.2.制备步骤 (18)2.3.目标降解物的选择 (19)2.4.甲基橙的标准曲线 (21)2.5.T I O2光催化活性的评价 (21)2.6.空白实验 (22)3.金属元素掺杂纳米TIO2的实验研究 (24)3.1.纯T I O2的光催化性能研究 (24)3.1.1.制备方法 (24)3.1.2.纯TiO2的光催化性能 (24)3.2.掺杂H O的T I O2的光催化性能研究 (26)3.2.1.制备方法 (26)3.2.2.Ho-TiO2的光催化性能 (26)3.3.掺杂G D的T I O2的光催化性能研究 (27)3.3.1.制备方法 (27)3.3.2.Gd-TiO2的光催化性能 (27)3.4.掺杂Z R的T I O2的光催化性能研究 (29)3.4.1.制备方法 (29)3.4.2.Zr-TiO2的光催化性能 (29)3.5.掺杂A G的T I O2的光催化性能研究 (30)3.5.1.制备方法 (30)3.5.2.Ag-TiO2的光催化性能 (30)3.6.H O、G D、Z R和A G四种金属掺杂T I O2光催化活性比较 (33)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (40)1.绪论1.1. 纳米二氧化钛光催化概述1.1.1.纳米二氧化钛光催化机理及特性半导体粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带（valence band,VB）和空的高能导带(conduction band,CB)构成，价带和导带之间存在禁带。

改性二氧化钛降解汽车尾气中NOx研究

改性二氧化钛降解汽车尾气中NOx研究作者：周晶来源：《中国科技纵横》2016年第20期【摘要】在常温常压条件下，实验采用无机盐超声辅助水热法合成WO3/TiO2纳米复合材料，考察不同煅烧温度和不同摩尔配比对WO3/TiO2纳米光催化剂性能的影响，以NOx为目标污染物，通过考察NOx的降解效率表征WO3/TiO2纳米复合材料的光催化性能。

结果表明：在可见光照射下，合成的WO3/TiO2纳米复合材料表现出对NOx有较好的光催化性能，其中，WO3/TiO2的摩尔配比为1：1，煅烧温度为550℃时，NOx的光催化降解效果最好。

【关键词】汽车尾气光催化纳米二氧化钛氮氧化物大气颗粒物是影响人体健康、大气能见度和地球辐射平衡的重要污染物[1]。

大量的PM2.5来自于机动车尾气等排放的一次污染物及其在空气中发生化学反应而生成的二次粒子[2]。

汽车尾气排放是目前增长最快的大气污染源，汽车尾气排放的主要污染物有：一氧化碳、碳氢化合物（包括苯、苯并芘等）、氮氧化物（NO、NO2等）、微粒、二氧化硫、二氧化碳、醛类等。

另外，汽车排放到大气中的碳氢化合物和NOx在特定的气象条件下形成的光化学烟雾[3]。

光催化氧化技术是一种高级氧化技术，光催化氧化技术在处理气相污染物中已取得较大成功。

Toma等[5]研究发现，二氧化钛光催化剂可以有效的降解氮氧化物气体。

本文将通过超声辅助水热法制备纳米二氧化钛光催化剂并进行降解NOx实验，期望在光催化处理汽车尾气方面得到应用，进一步减少汽车尾气中可吸入颗粒物的排放。

1 实验实验所用的化学试剂及药品主要有硫酸钛和钨酸钠等，所需实验设备主要有电磁搅拌器、真空干燥箱、马弗炉等。

实验采用无机盐超声辅助水热法制备TiO2纳米光催化剂颗粒，主要考察煅烧温度和WO3/TiO2摩尔比对NOx降解的影响。

二氧化钛光催化剂的表征主要通过紫外-可见漫反射吸收光谱方法。

光催化性能的试验方法根据GB/T 17096-1997《室内空气中氮氧化物卫生标准》中附录A 的盐酸萘乙二胺分光光度法进行测试，测出的吸光度再根据规范中公式换算为NOx的浓度。

二氧化钛催化反应研究方向

二氧化钛催化反应研究方向二氧化钛催化反应研究方向：探索二氧化钛在环境净化、能源转化和有机合成等领域的应用引言：二氧化钛是一种重要的半导体材料，在催化领域具有广泛的应用前景。

它不仅在环境净化、能源转化和有机合成等方面具有重要作用，还能为我们提供更加清洁、高效的解决方案。

本文将从这三个方面展开，介绍二氧化钛催化反应的研究进展。

一、环境净化1. 大气污染治理二氧化钛作为光催化剂，在大气污染治理中发挥着重要作用。

通过光催化反应，二氧化钛能够将空气中的有害气体如二氧化氮、挥发性有机物等转化为无害物质，从而净化大气环境。

研究表明，采用纳米级二氧化钛催化剂，能够显著提高光催化反应效率，进一步促进大气污染治理进程。

2. 水污染处理二氧化钛在水污染处理中也具有重要应用。

其光催化性能使其能够将水中的有机污染物通过光催化降解转化为无害物质。

此外，二氧化钛还可以通过光催化氧化还原反应去除水中的重金属离子等有害物质。

这为水资源的保护和高效利用提供了新的思路和方法。

二、能源转化1. 光电催化水分解二氧化钛作为光催化剂，能够通过光电催化水分解反应将水分解为氢气和氧气。

这为可再生能源的高效储存和利用提供了新的途径。

研究表明，通过调控二氧化钛的结构和表面特性，可以显著提高光电催化水分解的效率和稳定性。

2. 光催化CO2还原二氧化钛还可以作为催化剂将二氧化碳转化为可再生的燃料和化学品。

通过光催化CO2还原反应，二氧化钛可以将二氧化碳转化为一氧化碳、甲醇等有机物，从而实现二氧化碳的资源化利用。

研究表明，通过调控二氧化钛的晶体结构和表面活性位点，可以提高光催化CO2还原的选择性和效率。

三、有机合成1. 光催化有机合成二氧化钛能够作为光催化剂参与有机合成反应。

通过光催化反应，二氧化钛可以将有机物转化为目标产物，从而实现高效、环境友好的有机合成。

研究表明，通过调控二氧化钛的表面特性和反应条件，可以实现对有机合成反应的选择性和效率的调控。

2. 有机废物转化二氧化钛还可以将有机废物转化为有用的化学品。

改性纳米二氧化钛的光催化性能研究

改性纳米二氧化钛的光催化性能研究一、本文概述随着全球环境问题的日益严峻，光催化技术以其独特的优势在环境保护和能源转换领域受到了广泛关注。

作为光催化领域的重要研究对象，纳米二氧化钛（TiO₂）因其优良的光催化性能、稳定性以及低廉的成本，被广泛应用于太阳能光解水制氢、空气净化、污水处理等领域。

然而，传统的纳米二氧化钛存在光生电子-空穴对复合速率快、可见光响应范围窄等问题，限制了其在实际应用中的性能。

因此，对纳米二氧化钛进行改性，提高其光催化性能，具有重要的研究意义和应用价值。

本文旨在研究改性纳米二氧化钛的光催化性能，通过对其改性方法的探索，以期提高其在可见光下的光催化活性，拓宽其应用范围。

文章将介绍纳米二氧化钛的基本性质、光催化原理以及改性方法的研究进展。

将详细阐述本文所采用的改性方法，包括掺杂、负载贵金属、构建异质结等，以及改性后的纳米二氧化钛的表征手段。

通过对比实验，分析改性前后纳米二氧化钛在光催化性能上的差异，探讨改性方法对光催化性能的影响机制。

通过本文的研究，期望能为纳米二氧化钛的光催化性能改性提供新的思路和方法，推动其在环境保护和能源转换领域的应用发展。

也希望为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴。

二、改性纳米二氧化钛的制备方法改性纳米二氧化钛的制备方法众多，各有其独特的优势和应用场景。

以下是几种常见的改性纳米二氧化钛制备方法：溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种通过无机物或金属醇盐的水解和缩聚反应制备纳米材料的方法。

在这种方法中，通过控制水解和缩聚的条件，可以得到均匀稳定的溶胶，进一步通过热处理，溶胶转化为凝胶，最终得到改性纳米二氧化钛。

水热法：水热法是一种在高温高压下进行化学反应的方法。

通过将反应物置于特制的高压反应釜中，加热至一定温度，使反应物在水热条件下进行反应，从而制备出改性纳米二氧化钛。

微乳液法：微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液，然后在微乳液中进行化学反应的方法。

TiO2光催化剂的研究进展

光催化剂在环保领域的应用摘要：光催化是一种新型的环境治理方法。

文章首先分析了光催化的反应机理，对光催化在水处理、气体处理以及其他环保方面的研究和应用进行了综述。

最后，指出了当前阻碍这一技术发展的难题。

Application of Photocatalyst to Contaminants DegradationAbstract: The photocatalysis was a new technology of environment treatment. The principle and mechanism of photocatalysis reaction was analyzed, firstly. Then the application of thistechnology was discussed in waste water, air and others area. At last, the mainproblems of photocatalysis were indicated at present.1 引言自1972年Fujishima和Honda[1]发现了TiO2作为催化剂，在太阳光的作用下可以分解水制得氢气以来，光催化反应开始得到了普遍的关注。

经多年深入的研究，逐步掌握了该反应的机理[2-3]。

在此基础上，研究者发现光催化反应可以有效的分解有机物、杀灭细菌和消除异味，并且光催化技术拥有多方面的优势，如反应温度是室温，光催化剂自身无毒、无害、无腐蚀性，也不会有二次污染等。

因此和传统的高温、常规催化、吸附等技术相比，光催化在环保领域的应用有很多明显的优势，近些年来取得了长足的发展[4-7]。

本文就这一技术在环保领域的应用做一个综合评述，以期为相关的研究提供参考。

2 反应机理光催化是以n型半导体的能带理论为基础，以n型半导体作催化剂的一种光敏氧化法。

半导体粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带(V alence Band，VB)和空的高能导带(Conduction Band，CB)构成，价带和导带之间存在一个区域为禁带，区域的大小通常称为禁带宽度(Eg)。

二氧化钛光催化转化氮氧化物研究的开题报告

二氧化钛光催化转化氮氧化物研究的开题报告一、研究背景及意义氮氧化物（NOx）是大气中的一种重要污染物，对人类健康和环境造成严重影响。

现有的氮氧化物净化技术主要是通过加热、化学吸收、选择性催化还原等手段进行处理，但这些方法不仅能耗高，而且技术成熟度普遍较低，无法满足新的环保标准。

因此，开发一种高效、环保、低成本的氮氧化物净化技术成为当今研究热点。

二氧化钛（TiO2）光催化技术由于其高效、环保的特点，已成为净化氮氧化物的重要方法之一。

具体来说，TiO2光催化材料可以吸收紫外光并激发电子-空穴对，从而产生强氧化性自由基对污染物进行氧化降解，将氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸气。

因此，本研究旨在通过合成和表征不同形态和尺寸的TiO2催化剂，探索其在氮氧化物的光催化降解中的性能和机制，并优化其催化性能，为氮氧化物的净化提供新的技术路线和理论支持。

二、研究内容和方法1. TiO2催化剂的制备及表征本研究将采用水热法、溶胶-凝胶法等方法制备不同形貌和尺寸的TiO2催化剂，并通过XRD、SEM、TEM、BET等手段对催化剂进行表征，分析其晶体结构、形貌、纯度、比表面积等性能。

2. 光催化降解氮氧化物的性能测试通过气相色谱和质谱等技术对不同形貌和尺寸的TiO2催化剂进行光催化降解氮氧化物的性能测试，研究其催化效率、选择性和稳定性，并探究其光催化机理。

3. 催化剂性能优化在上述实验基础上，通过改变催化剂的制备方法、控制催化剂的形貌和尺寸等手段，进一步优化TiO2催化剂的催化性能，提高其催化活性和稳定性。

三、研究预期成果与意义1. 合成并成功表征了不同形貌和尺寸的TiO2催化剂，并探究其结构和性质的关系。

2. 研究得到不同形貌和尺寸的TiO2催化剂在光催化降解氮氧化物方面的性能和机制，并对其进行表征和分析。

3. 通过优化催化剂的制备方法，控制催化剂的形貌和尺寸等手段，提高TiO2催化剂的催化活性和稳定性。

4. 为氮氧化物的净化提供新的技术路线和理论支持，为环境污染治理提供理论和实践指导。

氮掺杂改性二氧化钛光催化剂的研究进展

收稿日期 : 2006 10 31; 修回日期 : 2006 12 07. 基金项目 : 国家自然科学基金 ( 20577009) ; 教育部新世纪优秀人才计划 ( N CET 04 0414 ) ; 上海市纳米专项 ( 0452nm 010, 0552nm019) . 作者简介 : 丛野 ( 1977 ) , 女 , 博士研究生 ; 张金龙 , 博士 , 教授 , 通讯联系人 , 电话 : 021 64252062; E mail:
[ 14]
jlzhang@ ecust . edu. cn.
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感
光
科
学
与
光
化
学
第 25 卷
化钛的带隙变窄 , 在不降低紫外光下活性的同时 , 使二氧化钛具有可见光活性, 这也掀起了利用非金属元素掺杂改性二氧化钛的热潮 .
1
制备方法
目前制备氮掺杂二氧化钛的方法主要有溅射法、高温焙烧法、钛醇盐水解法、机械化学法和加热含 T i、 N 的有机前驱体法等 . 1. 1 溅射法溅射是在真空下电离惰性气体形成等离子体 , 离子在靶偏压的吸引下 , 轰击靶材, 溅射出靶材离子沉积到基片上. 磁控溅射利用交叉电磁场对二次电子的约束作用, 使二次电子与工作气体的碰撞电离几率大大增加 , 提高了等离子体的密度. 按磁控溅射中使用的离子源的不同 , 分为直流反应磁控溅射、交流反应磁控溅射、脉冲磁控溅射、射频磁控溅射、微波 ECR( 电子回旋共振 ) 、等离子增强磁控溅射等. [ 8] Asahi 等采用在 N 2 ( 40% ) / Ar 混合气体中溅射 T iO2 的方法制备了 T i2 x N x 薄膜, XRD 分析显示该薄膜为锐钛矿和金红石的混晶. Asahi 在理论上计算了氮掺杂的 T iO2 能带结构及其粉体和薄膜的可见光催化作用, 认为氮原子取代了 T iO 2 中的氧原子 , 这些氮原子能够产生可见光敏化活性 . 在可见光( 波长小于 500 nm) 照射下 , 氮掺杂的 T iO 2 对亚甲基蓝和气态乙醛的光吸附和光催化降解活性显著提高, 薄膜的表面亲水性提高, 这是因为氮的掺杂形成了 N 的 2p 态和 O 的 2p 态的混合态, 使得 T iO2 的带隙变窄, 对可见光的响应增强. Diw ald 等[ 15] 用含有 80% N2 和 20% Ar 的混合气体, 在室温、 3 kV 加速电压下溅射 T iO 2 的金红石单晶, 然后在 900 K、超高真空下将所得晶体退火 3 5 h, 制备得到掺 N 的 T iO 2 . XP S 光谱显示 , 在 T iO 2 表面不存在 N 原子 , 其主要分布在表面以下 20 nm 以内 , 在 9 nm 处达到最大浓度 1. 2 0. 5 atom% . T EM 显示 , 在近表面区域 , 单晶体相晶体结构通过表面张力向多晶颗粒状结构转变. 通过研究 O2 的光脱附来考察氮掺杂晶体的光电化学性质. 与未掺杂 N 的 T iO 2 相比, 掺 N 的 T iO2 光脱附曲线发生了蓝移 , 这可以用能带充满机制解释, 原因是导带被电子部分充满, 导致间接的光激发过程向高于带隙的能级方向移动. Lindg ren 等[ 16] 用直流磁控溅射的方法在 O2 、 N2 、 Ar 气氛中制备了氮掺杂的二氧化钛薄膜 . 在可见光照射下 , 氮掺杂二氧化钛薄膜的光电响应都有了增强. 实验表明氮的掺杂在接近价带边的位置引入了一个新的能级 . 氮的掺杂有一个最佳值 , 对应的可见光光电响应也最强. 陈崧哲等[ 17] 采用中频交流磁控溅射法, 以 O2 / N 2 混合气为反应气体, 在铝片上沉积了氮掺杂的二氧化钛膜, 并通过苯甲酰胺的光催化降解实验对光催化活性进行了评价. 结果表明 , 所得掺杂膜仅能够被紫外光所激发, 反应气的配比对膜的形貌和二氧化钛的锐钛矿/ 金红石相比率均有影响, 而氮在膜中以掺杂 N 3- 、表面吸附 N 2 和固溶 N 2 的形式存在 . 随着 N 3- 掺入量的增加, 掺杂膜的光催化活性显著提高, 在反应气组成为 N 2 / ( O2

提高TiO_2可见光催化性能的改性方法

Abstract As an environmentally friendly pollution management technology , TiO2 photocatalytic technique has a great potential for application as catalysts in the purification of waste water and exhaust gas , the sterilization and environment protection. However , its large energy band gap limits the practical application in the case of natural solar light . The development of visible light responsive TiO2 is one of the most important subjects of the research. The domestic and foreign modifications of TiO2 photocatalysts have improved steadily and diversely. In this paper , the development and mechanism of TiO2 photocatalysis are reviewed. The methods for promoting the visible light photocatalytic activity of TiO2 including metal doping , surface deposition of precious metals , semiconductor coupling , nonmetal doping , metal complex and dye sensitizing are discussed , all of which can allow for a UV2light activated photocatalytic reaction under visible light. In addition , some examples are cited , which indicate that the highlight for improving the photocatalytic efficiency is the modification of TiO2 . Finally , the prospects and existing problems of TiO2 photocatalysis technology are also addressed. Key words TiO2 ; photocatalysis ; doping modification ; photosensitize 2 Mechanism of TiO2 photocatalysis 3 Methods for promoting the visible light photocatalytic activity of TiO2

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５８）
ｉｒｄｃｓｉ２ｉｔａａｓｃｔｙｉｏｉａｉｒｃｌ，ｉ２ｉｔａｙｔｒｃｎｔｃｏｉ２ｌｈａａｔｈｋｆｎｏｕｅＯｇｔｙｔａａｔｘｄｔｎｐｉｉｅＴＯｇｔｓｅｏｓｕｔｎＯｉｔｔｙｃｓａｅｏｔＴｌｃｌｌｃｈｏｎｐｌｈｃａｌｒｉＩＴｇｃｌｉ
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ＲｉＦ底层障碍
从锐钛矿（通过无定形的（一０Ｖ）变为金红０Ｖ）５转石（或金红石＋锐钛矿）（＞１０Ｖ）引。这趋向几０ ¨
（．１中国石油大庆化工研究中心，黑龙江大庆１３１；．６７４２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：０９— ７５２０）２— ０３— ３１０４２（０７１０３０
Ｚａｉｇｉｇ，ｏｕｌｎｈｏＪｎｙｎＬｕＪｎｏｇ（ａｉｅｏｈｍｃｌｅａｃｅｔ，ａｉｇ１３，ｈｎＤｑｎＰｔｃｅｉｓｒＣｎｒＤｑｎ７４ＣｉｇｒａＲｅｈｅ６１ａ）
ＡｂｓｒｃＴｈｉｌｕａｔａｅｎｖｙｈｒｎｏｒｃｕｔｎｒｃｎｔｙａｓｔａｔ：ｅａｒｐｏｌｔｎｓｈｓｂｅｅｒａｄｉｕｏｎｒｉｅｅｅｒ．ＮＯｘｗａｈｅｍａｎｐｏｌａｔｔｓｐａｒｙｓｔｉｌｕｔｎ．ｈｉｐｅ

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。

基于二氧化钛纳米材料的改性及其光催化CO2还原研究

基于二氧化钛纳米材料的改性及其光催化CO2还原研究基于二氧化钛纳米材料的改性及其光催化CO2还原研究摘要：二氧化钛（TiO2）是一种常见的半导体光催化材料，其具有良好的光催化性能，并被广泛应用于环境污染治理和能源转化领域。

然而，纯TiO2光催化活性有限，因此对其进行改性成为当前研究的热点。

本文综述了基于二氧化钛纳米材料的改性方法，并重点介绍了其在光催化CO2还原反应中的应用。

通过改变材料的晶型、表面形貌、掺杂杂化等方式可以有效改善TiO2的光催化性能，进一步提高其对CO2的光催化还原效率。

1. 引言全球能源危机和环境污染等问题日益严峻，探索可持续能源和环境治理的新途径成为当今科学研究的热点。

光催化技术作为一种环境友好、高效能源转化和污染治理方法，受到了广泛关注。

二氧化钛作为常见的光催化材料因具有稳定性好、价格低廉、可再生性强等特点而备受青睐。

然而，纯TiO2的光催化活性有限，限制了其在光催化反应中的应用。

因此，将纳米材料应用于二氧化钛的改性研究就显得尤为重要。

2. 基于纳米材料的改性方法2.1 晶型调控通过控制晶型可以调控二氧化钛的光催化性能。

常见的晶型有锐钛矿、金红石和硅酸盐等，每种晶型具有不同的电子结构和能带结构，从而影响了材料的光吸收和光生电子-空穴对的分离效果。

2.2 表面形貌调控二氧化钛纳米材料的表面形貌也对其光催化性能有所影响。

常用的表面形貌调控方法有控制晶粒大小、构筑纳米结构、制备多孔材料等。

这些方法可以增加材料的光吸收能力，提高光生电子-空穴对的分离率，从而增强材料的光催化活性。

2.3 掺杂杂化通过掺杂或杂化其他元素，可以改变二氧化钛的电子结构和能带结构，从而影响其光吸收和光生电子-空穴对的分离效果。

常见的掺杂元素有氮、碳、铜等，而杂化方法主要是与其他半导体材料进行复合制备。

3. 基于改性二氧化钛纳米材料的光催化CO2还原3.1 光催化CO2还原原理二氧化碳具有较高的化学稳定性和低的反应活性，直接转化为有用的化学品是一项具有挑战性的任务。

二氧化钛光催化技术的发展现状概述

二氧化钛光催化技术的发展现状概述在过去的几十年里，二氧化钛光催化技术在环境保护、能源开发和医学等领域中得到了广泛的应用和研究。

这种技术利用二氧化钛材料在光照下产生催化反应，从而实现有机废水、空气污染物和有害物质的去除和转化。

本文将深入探讨二氧化钛光催化技术的发展现状，并分析其在不同领域的应用。

首先，我们来了解一下二氧化钛光催化技术的基本原理。

二氧化钛是一种光敏催化剂，在可见光下产生电子-空穴对，并通过这些活性物种参与氧化还原反应。

当有机物或有害物质吸附在二氧化钛表面时，光催化剂吸收光能并产生活性物种，进而引发一系列的催化反应，最终分解或转化有机废水和空气污染物。

这种技术具有高效、无污染和易于操作等特点，因此在环境保护和废水处理中被广泛研究和应用。

二氧化钛光催化技术的发展经历了不断的创新与突破。

最早的二氧化钛光催化技术主要是基于紫外光的催化反应，但由于紫外光的能量较高且利用率较低，限制了其应用范围。

随着研究的深入，科学家们开始将可见光吸收剂引入二氧化钛体系中，提高光催化剂的能量利用效率。

同时，还开发了一系列改性的二氧化钛材料，如二氧化钛纳米晶体、复合材料和二氧化钛薄膜等，以提高催化活性和稳定性。

这些创新使得二氧化钛光催化技术在可见光范围内具有更广泛的应用前景。

二氧化钛光催化技术在环境保护领域中展现了巨大的潜力。

例如，它可以用于废水处理中有机废水的脱色、降解和去除有害物质。

研究表明，二氧化钛光催化技术对各种有机污染物的去除效率高达90%以上。

此外，二氧化钛光催化技术还可以应用于大气污染物的治理。

有研究发现，在光催化剂的作用下，二氧化氮等常见空气污染物可以高效降解，从而净化空气质量。

除了环境保护领域，二氧化钛光催化技术还在能源开发和医学领域中展现出了潜在的应用。

在能源开发方面，它可以用于太阳能电池和光电催化水解制氢等领域，为可再生能源的开发做出贡献。

而在医学领域，二氧化钛光催化技术可以应用于抗菌消毒和肿瘤治疗等方面，为医疗健康提供新的解决方案。

二氧化钛光催化转化氮氧化物研究[专业：化学工程]

索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
ｏｘｙｇｅｎａｎｄｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅｐｈｏｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｈｏｌｅｐａｉｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｔｈｕｓｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｕｎｄｅｒｖｉｓｉｂｌｅｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｎｏｔａｂｌｙ．ＴｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＮＯｘｉｎａｎａｉｒｓｔｒｅａｍａｔａｆｌｏｗｒａｔｅｏｆ０．５Ｌ／ｍｉｎａｎｄ
经红外检测，氮氧化物光催化转化反应的产物为硝酸，据此推测了氮氧化物光催化转化的反应历程及反应机理。建立了氮氧化物光催化反应动力学方程，并通过实验，确定了动力学方程中的反应速度常数ｋ和Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附平衡常数
Ｋ。
利用非金属元素氮、过渡金属元素铁及贵金属元素铂搀杂修饰商品化的二氧化钛，并进行了表征和活性评价。氮的搀杂在二氧化钛晶格内形成Ｎ．Ｔｉ．Ｏ键，使二氧化钛的吸收光谱发生明显红移，搀杂后的催化剂在可见光下的活性明显高于未搀杂的二氧化钛。不同的煅烧温度、时间及氮的搀杂量对搀杂后催化剂的活性有很大的影响，混入２５％质量分数的碳酸铵，在６００℃下煅烧ｌｄ，时的样品在可见光下的活性最高。铁搀杂后，Ｆｅ”部分取代了二氧化钛晶格中的Ｔｉ４＋，抑制了二氧化钛晶粒团聚，使比表面积增大，并使样品的吸收光谱发生红移，Ｆｅ２＋／Ｆｅ” 的能级靠近Ｔｉ３＋ｆｒｉ４＋的能级，因此能浅势捕获光生成电子及空穴，促进其分离而提高光催化效率。搀杂ｏ．２％原子分数Ｆｅ３＋，并在６００℃下煅烧ｌｄ，时的样品在可见光下的活性最高。铂搀杂后在二氧化钛表面以铂单质和ＰｔＯ的形式存在于二氧化钛的表面，因其是良好的电子吸收体，所以可使光生成电子更有效地迁移到表面，减小电子一空穴的复合几率，从而提高光催化活性。搀杂０．５％原子分数铂的二氧化钛在可见光下的活性最高。

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。

SiO2改性纳米TiO_2及可见光催化性能研究

（２．太和医院，湖北十堰４４２０００）
海南海口５７０２２８）
摘要：以四氯化钛等为原料，采用溶胶－凝胶法制备纳米ＴｉＯ２，制品为锐钛矿相和金红石相的混合物，随着热处理温度的升高，其中的锐钛矿相的比例逐渐降低，金红石相比例逐渐上升；又以Ｎａ２ＳｉＯ３为原料，对ＴｉＯ２进行表面改性，制得ＴｉＯ２／ＳｉＯ２复合材料。研究发现，原位改性后的ＴｉＯ２在可见光下光催化甲醛可以发生聚合反应。关键词：纳米ＴｉＯ２；溶胶－凝胶；改性；光催化
在强烈搅拌的条件下，将一定量的四氯化钛缓慢滴入பைடு நூலகம்５０ｍｌ乙醇中，之后，将氨水混和液按一定速度滴入上述溶液中，继续搅拌并升温至９０℃，滴加浓度为２ｍｏｌ／Ｌ的ＫＯＨ溶液，调节溶液的ｐＨ值为９。匀速加入２２ｍｌ浓度为３５．５ｇ／Ｌ的硅酸钠，同时滴加一定浓度的盐酸，保持ｐＨ值恒定。滴加结束后继续搅拌５ｈ，用去离子水洗涤至ｐＨ值中性，然后用无水乙醇洗涤２次，最后在１１０℃下烘干，在马弗炉中５００℃煅烧２ｈ，得到样品。
第３期２００８年６月
纳米科技Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ２００８
际的应用。为了提高二氧化钛对太阳光的利用率，研究人员进行了许多尝试，如采用染料敏化、贵金属和非金属掺杂［４］［５］，或采用溶胶－凝胶法进行半导体－半导体耦合等，但是，这些方法又都存在性能不稳定、成本高等缺陷。而以适当比例混合锐钛型和金红石型有利于提高光催化活性［６］。
１．４光催化实验
首先配制１５００ｐｐｍ标准甲醛溶液。取上述制备的纳米ＴｉＯ２粉末和用两种方法改性后的纳米ＴｉＯ２，每一种样品均取０．２ｇ、０．４ｇ、０．８ｇ，溶于１００ｍｌ的去离子水中，编号为样品１、２、３，搅拌均匀。取样品１、２、３各２０ｍｌ置于烧杯中，分别滴入８０ｍｌ的１５００ｐｐｍ标准甲醛溶液，太阳光下反应４ｈ。光催化后对样品进行红外光谱分析。

氮掺杂纳米TiO_2改性涂料的制备及其可见光下VOC降解性能研究_何荣亮

T技术研发 ECHNICAL RESEARCH AND DEVELOPM ENT
氮掺杂纳米ＴｉＯ２改性涂料的制备及其可见光下VOC降解性能研究
何荣亮，张小宁，韦，曹文斌（北京科技大学材料科学与工程学院无机非金属材料系，北京１０００８３）
摘要：通过对自制氮掺杂锐钛矿型纳米二氧化钛光催化剂进行分散处理，并将其加入自制硅丙乳胶涂料体系中，通过高速搅拌及砂磨技术使其均匀分散，制备出一种新型光催化建筑涂料。
对ＶＯＣ降解的性能。
１实验部分
１．１实验原料所使用的自制氮掺杂纳米ＴｉＯ为锐钛矿型；
２
ＢＥＴ比表面积为１４４．９ｍ２／ｇ。图１是该粉体的ＴＥＭ照片。从图１可见纳米ＴｉＯ晶粒度在１０～２０ｎｍ左
２
右，晶粒呈等轴状，结晶良好。图２是掺氮纳米ＴｉＯ２
干燥后，再在表面喷涂４ｇ纳米ＴｉＯ粉体），其表面２
积均为１ｍ２。加入污染物初始浓度一般不需要很高，
为相关卫生标准所规定浓度的５～１０倍即可。
在实验舱温度为２３℃、相对湿度为２８％的条件
下，分别向舱内加入苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间
二甲苯和苯乙烯的色标（含量≥ ９９．９％）各２．５ μ Ｌ。
果的发挥受到很大的制约［６］；能够在可见光下激发光催化活性的纳米复合涂料的相关报道还比较少［７～９］。
本文以自制氮掺杂纳米ＴｉＯ作为功能添加剂制２
备了光催化纳米改性涂料［１０］。研究了该涂料在室内自
然光源照射下具有优良的抗菌能力［１１］，研究了这种涂料对紫外线的屏蔽吸收及其在室内自然光源照射下
禁带，降低了光激发能量的原因。但这种响应并不显
２００１，２９３：２６９－２７１

改性纳米二氧化钛光催化性能的研究的开题报告

改性纳米二氧化钛光催化性能的研究的开题报告
一、研究背景
纳米二氧化钛光催化材料是一种具有广泛应用前景的新型材料，具有微小颗粒尺寸、高表面积和优异的光催化活性等特点，在环境污染控制、有机废水处理和太阳能光催化等方面具有重要的应用价值。

然而，现有研究表明，提高纳米二氧化钛的光催化性能并不是一项容易的任务，其高度还原性与缺陷使得其表面易于受到污染、氧化等影响，从而降低了其光催化性能。

通过对纳米二氧化钛进行改性，可以有效地提高其光催化性能，例如掺杂、包覆、修饰等方法。

二、研究内容
本研究将针对纳米二氧化钛表面进行改性的研究，具体研究内容包括以下几个方面：
1. 基于先前的文献综述，了解目前纳米二氧化钛光催化的研究进展以及改性方法和技术的最新情况；
2. 通过实验室合成和表征，制备掺杂、包覆、修饰等不同改性方式下的纳米二氧化钛样品；
3. 利用紫外–可见漫反射光谱、扫描电子显微镜、透射电镜、拉曼光谱等手段，对改性后的纳米二氧化钛样品进行表征；
4. 通过甲基橙等有机染料降解实验，考察不同改性方式下的纳米二氧化钛光催化性能，分析探究影响纳米二氧化钛光催化性能的因素；
5. 结合实验结果，分析改性方式及其对纳米二氧化钛光催化性能的影响机制。

三、研究意义
通过对纳米二氧化钛的改性研究，可以为环境污染控制和清洁能源等领域提供一种有效的材料应用，同时也对纳米材料的制备和应用研究提供了一种新的思路。

本研究还可以为探索更好的纳米二氧化钛光催化性能提供一些启发性的思路，为纳米材料的深入开发应用提供了一定的参考和指导。