二氧化钛光催化材料的制备与性能研究
二氧化钛光催化材料研究现状与进展
二氧化钛光催化材料研究现状与进展二氧化钛光催化材料是一类应用广泛且备受关注的催化材料。
它具有优异的光催化性能，可有效利用可见光波段吸收光能，将水和空气中的有机污染物和有害物质转化为无害物质。
二氧化钛光催化材料在环境治理、清洁能源、光电器件等领域具有广阔的应用前景。
本文将介绍二氧化钛光催化材料的研究现状与进展。
二氧化钛是一种重要的半导体光催化材料。
它具有良好的化学稳定性、光稳定性和物理稳定性，且价格低廉、易于合成。
二氧化钛的光催化性能主要依赖于其晶型、表面形貌、晶粒尺寸、杂质掺杂等因素。
迄今为止，已有许多方法被提出来改善二氧化钛的光催化性能。
在二氧化钛的晶相中，主要有锐钛矿相（anatase）和金红石相（rutile）。
锐钛矿相的光催化性能优于金红石相，因此提高二氧化钛中锐钛矿相的含量，可以增强其光催化性能。
目前，常用的方法是通过控制合成条件、添加特殊添加剂或利用碳掺杂来增加锐钛矿相的含量。
除了晶型控制外，二氧化钛的表面形貌对其光催化性能也有重要影响。
研究表明，具有高比表面积和多孔结构的二氧化钛光催化材料具有更高的光催化活性。
为了增加二氧化钛的比表面积，一种常用的方法是通过溶剂热法或水热法合成纳米二氧化钛颗粒。
此外，还可以利用模板法、电化学沉积等方法来制备具有特定结构和形貌的二氧化钛纳米材料。
此外，晶粒尺寸也是影响二氧化钛光催化性能的重要因素。
通常情况下，具有较小晶粒尺寸的二氧化钛材料显示出更高的光催化活性。
制备细颗粒二氧化钛的方法包括溶胶-凝胶法、燃烧法、等离子体法等。
最后，元素掺杂是另一个重要的改善二氧化钛光催化性能的方法。
常用的掺杂元素有金属离子（如铁、铜、铬）、非金属离子（如硼、氮、碳）和稀土元素。
元素的掺杂可以改变二氧化钛的能带结构和光吸收性能，从而提高光催化活性。
总之，二氧化钛光催化材料的研究领域非常广泛，存在许多值得深入探索的问题和挑战。
虽然已经取得了一些进展，但仍然需要进一步研究和改进，以实现其在环境治理、清洁能源等领域的应用。
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。
二氧化钛光催化性能
原理，致力提高光催化效率。
Fujishima和Honda的研究工作引起了人们对半导体在光作用下能否用于污染 控制的兴趣，而半导体光电化学的研究结果为开展这一工作奠定了基础。从七十年代
初期以来，国外许多学者竞相开展这方面的研究。1976年,J. H. Cary报道了TiO?水 浊液在近紫外光的照射下可使多氯联苯脱氯，注意到TiO2水体系在光照条件下可非
日常生活废水中含有大量的表面活性剂，这种废水不但容易产生异味和泡沫，而且 还会影响废水的生化。表面活性剂不但很难降解，有时还会产生有毒或不溶解的中间
体。研究证明，采用纳米TiO2催化剂分解表面活性剂可以取得较好的效果。虽然表面 活性剂中的烷基链较难完全被纳米TiO2催化剂氧化成CO2,但表面活性剂中芳环的破
纳米二氧化钛光催化性能的研究
摘要：介绍实验室制备金红石型二氧化钛的一种方法，并通过XRD扫描分析其相 态，经扫描电子显微镜观察所制备的二氧化钛的形貌和尺寸， 最后在紫外光照射下研 究其对有机物的降解。
关键词：制备；TiO2；纳米材料；光催化。
1
早在1929年人们就知道了涂料的“钛白”现象，即涂料中的二氧化钛能使颜料褪 色。后来的研究发现，造成这一现象的原因是TiO2的光敏化行为，即TiO2的光敏化引 起油漆中有机物粘合剂的光降解，从而导致尤其涂料的不稳定。20世纪70年代和80
氮掺杂花状黑色二氧化钛(TiO_(2))的制备及光催化性能研究
当代化工研究Modem Chemical Research35 2021・05基础研究氮掺杂花状黑色二氧化钛(TQ)的制备及光催化性能研究*秦莲郭紫露刘娜马海燕王强段志英(西北民族大学化工学院甘肃730000)摘耍：本论文以金属钛粉和尿素为原料，利用水热法制备出氮掺杂黑色二氧化钛(Ti()2)光催化剂，并对其光催化性能进行了红外光谱、紫外光谱和SEM等表征实验，探讨了氮掺杂花状黑色二氧化钛(Tit)2)光催化剂的光催化性能.将甲基橙溶液作为目标降解染料，在模拟太阳光条件下照射含有不同氮掺杂含量的光催化剂的甲基橙溶液，紫外一可见分光光度计测试不同光催化剂的光催化性能.通过对不同形貌，不同掺杂量的催化剂比较研究，探讨结构与光催化性能之间丝关系.实验结果表明：以尿素:黑色花状二氧化钛=2:1餉比例制备的氮掺杂花状黑色二氧化钛催化剂对甲基橙溶液的催化降解效果最好，提高了对染料的降解作用°关键词：水热法；氮掺杂；花状黑色二氧化钛；可见光催化中图55•类号：0文献标识码：AStudy on Preparation of Nitrogen Doped Flower Black Titanium Dioxide(TiO2)and ItsPhotocatalytic PerformanceQin Lian,Guo Zilu,Liu Na,Ma Haiyan,Wang Qiang,Duan Zhiying(School of Chemical Engineering,Northwest University for Nationalities,Gansu,730000) Abstract:In this paper,the nitrogen-doped black titanium dioxide(RO)photocatalyst was prepared by hydrothermal method using titanium powder and urea as raw materials.The photocatalytic performance of the nitrogen-doped f lower black titanium dioxide(TiO^photocatalyst was studied by infrared spectroscopy,ultraviolet spectroscopy and SEM.Methyl orange solution was used as the target dye for degradation.Methyl orange solution containing different nitrogen doping content was irradiated under simulated sunlight conditions.The photocatalytic performance of different p hotocatalysts was tested by UV-Vis spectrophotometer.The relationship between the structure and p hotocatalytic p erformance was studied by comparing the catalysts with different morphologies and doping amounts.The experimental results showed that the nitrogen-doped f lowery black titanium dioxide catalyst prepared yvith the ratio of u rea to black f lowery titanium dioxide=2:l had the best catalytic degradation effect on methyl orange solution,which improved the degradation effect of d ye.Key words：hydrothermal method^N-doped\floral black titanium dioxide^visible light catalysis随着人类生活方式的改变和工业化的持续发展，如危险响口甸。
二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究
二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究黑龙江省巴彦县佳木斯大学 154000摘要本文选用白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2和钛酸丁酯C16H36O4Ti作为原料在水热的条件下制备出了白云母/TiO2复合光催化剂。
通过使用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外线光谱分析仪和紫外可见光吸收光谱对其结构进行表征，并研究了复合物的光催化活性。
关键词：白云母/TiO2复合光催化剂；水热合成；光催化1概述1.1 TiO2简介云母是一种表面带有活性基团的层状硅酸铝大分子。
白云母是一种层状矿物，具有高比表面积、强吸附性和良好的化学稳定性。
白云母晶体的切片层可以提供光滑的基底，它的原子级光滑表面易于通过劈开来制备。
为了蛋白质结晶的目的，可以对云母表面进行改性，表面离子可以被各种碱金属离子交换。
改变表面离子对水层的有序性有直接影响，这被称为结构破坏或促进。
除了SFA，表面X射线衍射、原子力显微镜、分子动力学模拟和X射线反射率也被用来确定改性云母及其液体表层的表面结构。
由于白云母的(001)面沿c轴滑动，它可以有两个不同的终端，它们在(010)面上相互成镜像。
二氧化钛是三种不同的多态体：锐钛矿，金红石和板钛矿。
二氧化钛的主要来源和最稳定的形式是金红石。
这三种多态性都可以在实验室很容易地合成。
1.2光催化机理在光照条件下，TiO2表面的超亲水性起因于其表面结构的变化。
在紫外光照射下，TiO2价带电子被激发到导带，电子和空穴向TiO2表面迁移，在表面生成电子空穴对，电子与Ti反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别形成正三价的钛离子和氧空位。
此时，空气中的水解离吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表面羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。
2实验步骤2.1酸处理白云母称取5 g白云母放入三口烧瓶中，加入浓度为20%的稀硫酸150 mL，在水浴锅中80℃搅拌25 min，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，且用0.1mol/L氯化钡溶液检测不出SO42-，放在80℃烘箱中干燥备用。
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。
TiO2光催化剂及其性能研究
TiO2光催化剂及其性能研究随着人们对环境保护意识的逐渐增强，环境问题已经成为人们关注的重要议题之一。
其中，水污染问题尤其严重，如何有效地处理废水和污水已经成为一个重要的研究领域。
而TiO2光催化剂，作为一种重要的废水处理材料，已经受到越来越多的关注。
TiO2光催化剂，简单来说，就是一种以二氧化钛（TiO2）为主要组成部分的催化剂。
通过光照的方式，能够将废水中的有机物和无机物分解为水和二氧化碳等环境友好的物质。
相比于传统的化学废水处理方法，TiO2光催化剂不需要添加大量的化学物质，不会产生二次污染，并且在处理污水的同时还能够利用太阳光进行自我再生，降低了经济成本。
在TiO2光催化剂的研究中，主要有以下几个方面需要注意。
第一，TiO2的晶相类型。
TiO2晶相类型的不同对其光催化性能有着显著的影响。
在一般情况下，锐钛矿相（anatase）的TiO2比金红石相（rutile）的TiO2具有更好的光催化性能。
因此，在TiO2光催化剂的制备和研究中，需要选择锐钛矿相的TiO2作为主要的组成部分。
第二，TiO2的表面积。
TiO2的表面积越大，其光催化活性就越高。
因此，在TiO2光催化剂的制备中，需要采用纳米材料制备方法，以获得高表面积的TiO2纳米颗粒。
同时，为了进一步提高TiO2的表面积，一些研究人员还通过表面修饰等方式，对TiO2纳米颗粒进行了进一步改进。
第三，TiO2的光吸收范围。
由于TiO2只能吸收紫外线（UV）光线，因此其在太阳光照射下的催化活性受到了很大的限制。
为了解决这个问题，研究人员提出了一系列方案，如添加其他光吸收剂或利用掺杂的方法扩展TiO2的吸收范围。
这些方法在提高TiO2的光催化活性方面取得了显著的进展。
除了上述三个方面，还有一些其他的TiO2光催化剂相关研究也十分重要。
例如，TiO2光催化剂的载体、光照条件、反应器类型以及催化剂复合材料等问题都需要得到有效的解决。
同时，在实际应用中，TiO2光催化剂也需要考虑到一些具体的问题，如操作成本、催化剂寿命等方面的问题。
溶剂热法制备二氧化钛光催化剂研究
溶剂热法制备二氧化钛光催化剂研究摘要：目前，环境污染日益严重，光催化技术的应用引起人们的广泛关注。
具有高催化活性、高稳定性、无二次污染等优点，在众多的光催化剂中备受TiO2瞩目。
本文采用溶剂热法制备出TiO光催化剂。
采用SEM、TEM、XRD和FT-IR等手2光催化剂的物理性能进行表征与分析。
以甲基橙溶液的光降解反段对所制备TiO2应为探针反应，分别考察溶剂种类、反应温度、反应时间和焙烧温度等因素对TiO形貌和光催化性能的影响，得到其较佳的制备工艺条件。
2剂制备出光催化剂，其形貌为球形颗粒，表研究结果表明：以乙醇为溶TiO2晶型为锐钛矿相与金红石相的混晶，其平面光滑，粒径均匀，无团聚现象。
TiO2均粒径为28.8 nm。
光催化反应时间为210 min时，甲基橙溶液的降解率可达94.1%。
以异丙醇为溶剂制备出TiO光催化剂，大多数为球形颗粒，表面光滑，有轻2微团聚现象。
其晶型为单一的锐钛矿相，平均粒径为18.2 nm。
光催化反应时间为210 min时，甲基橙溶液的降解率可达91.5%。
采用乙醇和异丙醇均可制备出性能优异的TiO光催化剂，较佳的溶剂热反应2温度均为200 ℃，较佳的反应时间均为12 h。
以乙醇为溶剂时，较佳的焙烧温度为650 ℃；而以异丙醇为溶剂时，较佳的焙烧温度为400 ℃。
以乙醇为溶剂球形度更大，颗粒更加规整，分散性更好，催化性能更好。
以异丙醇制得的TiO2为溶剂制得的TiO，晶粒较小，焙烧温度更低，也更易制备。
2；光催化剂关键词：溶剂热法；TiO2光催化剂的制备方法TiO2TiO2的制备方法主要有气相法和液相法。
气相法是指直接利用气态原料或将原料转变为气体，在气态下发生物化反应，然后骤冷使之形成颗粒的方法。
气相法制备的TiO2纯度高、分散性较好，适用于催化剂材料的制备，但对反应器形态、设备材质、加热方式等有较高要求，目前很难达到工业化要求。
与气相法相比，液相法生产成本低，在常温下进行液相反应，工艺过程简单易控制，容易制备粒子，已经被广泛应用，其特点是容易控制成核，使成分组成均匀，容易制得高纯度的复合氧化物。
纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究毕业论文
毕业设计（论文）纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究1 绪论二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。
二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。
二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑[1]；它又具有锌白一样的持久性。
二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
在过去的研究中，用半导体粉末对水、油和空气中的有毒有机化合物进行光催化降解和完全矿化引起了人们的大量关注。
由于抗光腐蚀性，化学稳定性，成本低，无毒和强氧化性，二氧化钛被作为应用最广泛的光催化剂来光降解水和空气中的有毒化合物。
但是二氧化钛具有较大的带隙（锐钛矿相二氧化钛为3.20ev）因此，只有较小一段太阳光区域，大约为2%~3%紫外光区可被应用[2]。
人们尝试用各种制备方法，如贵金属掺杂、氧化物复合、表面修饰等等方法，防止和减少电子与空穴的复合，提高催化剂的光催化活性。
众所周知，吸附和催化的效率与固体的孔径及表面积有关，因此，对二氧化钛进行修饰、改性及增大比表面积是提高光量子效率和增大反应速率的一个有效的方法与途径。
1.1 TiO2的结构与基本性质1.1.1物理常数及结构特征表1 TiO的物理常数1.1.2 TiO2的结构特征在自然界中，TiO2存在三种晶型结构，即金红石、锐钛矿和板钛矿。
这些结构的区别取决于TiO68-八面体的连接方式，图1-1是TiO68-八面体的两种连接方式，锐钛矿结构是由TiO68-八面体共边组成，而金红石和板钛矿结构则是由TiO68-八面体共顶点且共边组成。
锐钛矿TiO2中的每个八面体与周围8个八面体相连，金红石TiO2中每个八面体与周围10个八面体相连。
事实上锐钛矿可以看做是一种四面体结构，而金红石和板钛矿则是晶格稍有畸变的八面体结构[3]。
简单地认为锐钛矿比金红石活性高是不严谨的，它们的活性受其晶化过程的一些因素影响。
TiO2的制备及光降解有机物性能研究
第4期2004年8月矿产综合利用M ulti P ur P ose U tilization of M i neral ResourcesNo.4Au g.2004海泡石/T i O2的制备及光降解有机物性能研究栾亚兰1!2!刘恒2!马成义3!刘亚川1!刘勋4!谢光明5!胡文远4(1.中国地质科学院成都矿产综合利用研究所四川成都610041:2.四川大学材料科学与工程学院四川成都610065:3.中国地质调查局北京100011:4.西南科技大学四川绵阳621010:5.四川省地勘局成都岩土水质检测中心四川成都610072)摘要:研究了以硫酸氧钛溶液为原料9以海泡石为载体9采用强迫回流水解法制备海泡石/ T i O2(锐钛矿晶型)复合材料的方法通过对甲基橙和亚甲基蓝溶液降解脱色实验9检验了样品的光催化性结果表明9复合材料对亚甲基蓝溶液具有较强的吸附性和光降解性9经过6h光降解反应9脱色率达到99%以上关键词:纳米T i O2;海泡石;光催化中图分类号:T@050.4文献标识码:A文章编号:1000-6532(2004)04-0007-051前言纳米T i O2是一种重要的无机功能材料9作为一种光催化剂9具有光催化活性高\化学性质稳定\使用安全和无毒无害等优点9受到人们普遍关注9近些年来得到了广泛而又深入的研究纳米T i O2的制备方法主要有气相法和液相法液相法制备纳米T i O2具有合成温度低\工艺简单\设备投资小的特点9是制备纳米T i O2较理想的方法但由于所制得的粒子粒径小9造成制备过程中固液分离较困难9以及干燥过程粉末容易团聚\在废水处理应用后回收困难等原因9使得制备和使用成本较高将纳米T i O2负载在某些载体上是降低成本的一条有效途径从前人的研究报道可以看出9其所用载体多为无机材料9如硅胶\活性氧化铝\玻璃纤维网\空心陶瓷球\海砂\层状石墨\空心玻璃珠\石英玻璃管\光导纤维\普通(导电)玻璃片\陶瓷表面等等9也有用天然矿物作载体的海泡石作为一种天然矿物9有较大的比表面积9将纳米T i O2包覆在表面9作为光催化活性材料使用9一方面可以减少T i O2用量9避免用液相沉淀法制备纳米T i O2所带来的液固分离困难\粒子团聚等问题;另一方面9还可以大大降低制备和使用成本9解决在废水处理应用时回收困难等问题本研究采用强迫回流加热水解法制备了海泡石/T i O2复合材料9并以光催化降解甲基橙和亚甲基蓝溶液检验了样品的光催化性能2实验部分2.1原料~试剂及样品分析实验所用原料为:重庆新华化工厂提供的工业偏钛酸;海泡石原矿取自河南9为原岩型海泡石先用硫酸溶解偏钛酸制成硫酸氧钛溶液9溶液中钛的含量用铝片还原\硫酸高收稿日期:2003-07-04作者简介:栾亚兰(1964-)9女9副研究员9工程硕士9研究方向:超细粉体材料矿产综合利用2004年铁铵滴定O 海泡石及海泡石/T i O 2复合材料的表征采用C 以Phili p S 公司的XPERP MPD X 射线衍射仪测定粉体物相结构(XRD );以VGESCA MK I 型光电子能谱仪测定天然矿物复合纳米二氧化钛样品表面元素组成(XPS );以日本~I TAC~ X -650扫描电镜测定样品的形貌(SE M )O 比表面积测定采用美国M i cr o m eriti cS 公司的ASAP2010比表面测试仪进行O 粒子的粒径和粒径分布用国产J L -1155型激光粒度分布仪测定O 2.2海泡石矿物载体的预处理海泡石为富镁纤维状硅酸盐粘土矿物9白色质轻9密度为1~2.2g /c m 3O 化学式为M g 4 (~2O )3(O~)2S i 6O 15 3~2O 9主要元素为S i \M g 和O 9根据钙镁质岩风化程度的不同9矿石类型可划分为粘土型海泡石和原岩型海泡石O 原岩型海泡石由钙镁质页岩\泥灰岩和海泡石粘土岩组成O 而粘土型海泡石为原岩型风化而成9主要矿物组成为海泡石\石英\滑石\方解石以及少量的蒙脱石\高岭石等O为了提高海泡石矿物的比表面积9降低其所含杂质对二氧化钛吸附和光催化降解效果带来不利影响9对其进行了预处理O 预处理步骤包括C 粉碎\去除低结晶度海泡石\除杂质矿物\酸处理除去酸溶性有害杂质\洗涤除掉阴离子和煅烧扩孔等O 结果表明9经过处理后的海泡石比表面积为94.6m 2/g 9粒子粒径D 50为7.8#m O 由粒子粒径与比表面积的关系9可见其矿物内部孔道是极其丰富的O 2.3天然矿物复合纳米二氧化钛的制备强迫回流沸腾法制备海泡石/T i O 2材料是利用T i 4+在高温下不稳定易沉淀析出的特性来进行O 实验中发生的主要化学反应如下CT i 4++3~2O 一一＊~2T i O 3+4~+实验步骤为C 称取处理后一定量的海泡石置于一定浓度和酸度的硫酸钛液中9在不断搅拌下9将反应体系加热至沸腾9持续反应约1~2h 9使T i 4+基本沉淀完全9待浆料稍冷后过滤\洗去沉淀中的SO 2-49干燥\煅烧得到最后的样品O 2.4光催化降解实验在125W 高压汞灯照射下9将一定量海泡石/T i O 2加入到200mL 的甲基橙溶液或亚甲基蓝溶液中9定时取样9离心分离9用上海产721分光光度计测试上清液中甲基橙或亚甲基蓝溶液的浓度O 并计算不同时间的降解率O3结果与讨论3.1海泡石负载T i O 2前后仪器分析结果图1是经过处理后的海泡石负载T i O 2的扫描电镜照片O 可以看到9经过处理后的海泡石表面沉积了许多微小颗粒9粒径为几十至上百n m O 为了证实这些微粒是T i O 29对海泡石负载前后的样品分别进行了光电子能谱分析9结果如图2和图3所示O 图2中XPS 元素分析没有出现T i 的峰9只显示了海泡石中各元素(O 9M g 9S i 等)的峰O 而在图3中则出现了钛元素的较强峰9证实在海泡石表面负载的细小颗粒为T i O 2O图1负载T i O 2的海泡石扫描电镜照片对650 煅烧后的海泡石/Ti O 2样品9用X -射线衍射仪进行了物相分析9结果见图4O 与标准图谱的对比结果表明9在海泡石表面沉积的T i O 2晶型为锐钛型O8第4期栾亚兰等:海泡石/T i O2的制备及光降解有机物性能研究图2海泡石光电子能谱分析图图3海泡石!T i O2光电子能谱分析图经测定650煅烧后的海泡石/T i O2样品D50为8.2#m比表面积为275.7m2/g与负载前比较海泡石粒径增加并不明显而比表面积则增幅很大由粒子粒径与比表面积的计算关系可知此时纳米晶粒大小仅为几纳米至10纳米通过负载和煅烧在样品内部和表面形成了大量纳米孔道和纳米晶微粒这对样品吸附和光催化降解有机物应该是非常有利的3.2光催化效果检验3.2.1煅烧温度对样品光催化性的影响图4海泡石!T i O2的X-射线衍射图将附载T i O2的海泡石/T i O2<分别经650和550煅烧2h>的样品3.0g加入到初始浓度0.05%的200mL甲基橙溶液中125W高压水银灯照射反应实验结果如图5所示可以看出煅烧温度650的样品光催化性能好于550的样品原因是在650时表面沉积的T i O2前驱体已完全转变为锐钛型晶型具有较高的光催化活性因此以下光降解实验均采用650煅烧样品3.2.2光照条件对样品降解亚甲基蓝的影响为了检验样品对有机物的吸附性和光催化性以及在实际应用中降低成本的可能性本研究在三种条件下测定了样品对亚甲基蓝溶液的降解性即分别为高压汞灯照射.太阳光照射和无汞灯光下的反应样品加入量3g200mL亚甲基蓝溶液的初始浓度为0.001%实验结果如图6所示由图6可以看出反应初速度为:高压汞灯照射＞太阳光照射＞无汞灯光下反应如前所述由于海泡石/T i O2具有很大的比表面积实验中<图6>也显示出对亚甲基蓝有较强的吸附能力无汞灯光下反应仍有较高的脱色率但是光催化作用也是不容忽视的从经济实用角度考虑用这种材料降解此类有机物借助于太9矿产综合利用2004年图5煅烧温度对样品降解甲基橙的影响图6光照条件对样品降解亚甲基蓝的影响阳光也能够达到很好的脱除效果3.2.3样品加入量对亚甲基蓝降解的影响在光催化氧化降解有机物的反应中催化剂加入量也是一个重要的因素投加量过低会减少活性中心投加量过高会因颗粒对光的散射损失光能本研究分别将海泡石T i O2样品0.5g1g3g加入到初始浓度为0.001%的200mL亚甲基蓝溶液中高压汞灯照射实验结果如图7所示可以看到样品加入量较大时亚甲基蓝脱色初始速度较快但是反应6h即使采用较低的加入量也可获得很高的脱色率3.2.4样品重复使用对降解亚甲基蓝的影响为进一步检验样品在实际应用中降低成本的可能本研究还测定了海泡石T i O2样品经过几次重复使用后对亚甲基蓝溶液的降解性每次重复使用需对样品在600煅烧0.5h以除去其中可能吸附的有机物降解实验时样品加入量3g亚甲基蓝溶液初始图7样品加入量对亚甲基蓝脱色的影响浓度0.001%实验结果表明经过三次重复使用的海泡石T i O2样品对亚甲基蓝溶液仍然具有很好的脱色性能4结论1.海泡石由于具有较大的比表面积可成为负载纳米T i O2的很好材料以硫酸氧钛为原料采用沸腾回流水解法制得的海泡石T i O2材料工艺简单原材料成本低2.对样品分析表明海泡石表面包覆的锐钛矿晶型纳米T i O2粒径为几十至上百纳米晶粒度为几纳米3.海泡石T i O2复合材料对0.05%甲基橙溶液6h脱色率可达91.46%对0.001%的亚甲基蓝溶液在高压汞灯照射下6h脱色率达99.55%在有充足太阳光照射的条件下6h能达到97.46%的脱色率.4.制备的海泡石T i O2样品在进行过光降解实验后重新煅烧对亚甲基蓝仍有很高的脱色性能可使0.001%的亚甲基蓝溶液6h 脱色率达到96.57%实际应用中可大大降低使用成本具有良好的应用前景参考文献!1彭晓春陈新庚等.n-T i O2光催化机理及其在环境保护中的应用研究进展J.环境污染治理技术与设备2002331~6.2蒋引珊张军等.利用天然矿物承载T i O2制备光催化功能材料的研究J.岩石矿物学杂志2001204445~448.3樊卫平赵鹏等.纳米T i O2光催化降解亚甲基01第4期2004年8月矿产综合利用M ulti P ur P ose U tilization of M i neral ResourcesNo.4Au g.2004制取润滑剂级钼精矿的试验研究郭保万1!2!李洪潮1!2!田敏1!2!张颖新2(1.中国地质大学9湖北武汉430074;2.国土资源部郑州矿产综合利用研究所9河南郑州450006)摘要I采用剥片磨矿技术利用常规的浮选药剂通过粗磨-粗选-再磨-四次开路精选的工艺流程获得了润滑剂级钼精矿试验结果表明机械剥片磨矿技术是生产润滑剂级钼精矿的一种有效方法关键词I剥片磨矿;浮选;高纯钼精矿中图分类号I TD921文献标识码I A文章编号I1000-6532(2004)”””””””””””””””””””””””””””””””””””””””””””04-0011-04蓝的研究J].西北大学学报自然科学版> 2002326>:641~643650.4]姜安玺徐桂芹等.光催化剂纳米T i O2的固定化技术研究进展J].哈尔滨建筑大学学报2002354>:43~46.5]于向阳梁文程继健.提高二氧化钛光催化性能的途径J].硅酸盐通报20001>.6]S.S i vaku m ar P.KriShna P ill ai P.M ukundan K.G.K.W arri er Sol-g el S y nt heSiS of anataSef r o m titan y l Sulf ate J].M ateri al l etterS38052002>.Pre P arati on of S e P i olite/T i O2andPhot ode g radati on f or O r g anic M ateri alsL AN Ya-l an12LI~en g12MA Chen g-y i3LI Ya-chuan1LI Xun4X I E Guan g-m i n g5~W en-y uan41.Chen g du I nStit ut e of M ulti p ur p oSe tili Zati on of M i neral ReSourceS CAGS Chen g duS i chuan Chi na;2.S i chuan ni verSit y Chen g du S i chuan Chi na;3.Chi na Geol o g i cal Sur ve y Bei i n g Chi na;4.Sout h WeSt ni verSit y of S ci ence and T echnol o gy M i an y an gS i chuan Chi na;5.S i chuan Bureau of Geol o gy and Pr oS p ect Chen g du S i chuan Chi na> Abstract:The m et hodS f or p re p arati on of Se p i olit e/T i O2co m p oSit e m at eri al S uSi n g t he tit an y l Sulf at e Sol uti on aS a ra W m at eri al and t he nat ural Se p i olit e aS t he carri er b y f orced h y dr ol y Si S under t he conditi on of boili n g refl ux are reSearched.The p hot ocat al y ti c acti vit y of Sa m p l eS obt ai ned i S exa m i ned b y de g radi n g decol ori Zati on t eSt of m et h y l oran g e and m et h y l ene bl ue Sol uti onS.The t eSt reSultS Sho Wed t hat t he Se p i olit e/T i O2co m p oSit e m at eri al S have Str on g er adSor p ti on acti vit y and p hot ocat al y ti c acti vit y f or m et h y l ene bl ue Sol uti on t he decol ori Zi n g rat e i S above99%af t er6h p hot ocat al y ti c de g radati on.Ke y words:Nano-T it ani a;Se p i olit e;Phot ocat al y Si S收稿日期I2003-10-20;改回日期I2003-12-09基金项目I国土资源部重点科技计划项目20010206>作者简介I郭保万1964->男副研究员中国地质大学在职硕士生主要从事矿物材料研究海泡石/TiO2的制备及光降解有机物性能研究作者：栾亚兰， 刘恒， 马成义， 刘亚川， 刘勋， 谢光明， 胡文远作者单位：栾亚兰(中国地质科学院成都矿产综合利用研究所,四川,成都,610041;四川大学材料科学与工程学院,四川,成都,610065)， 刘恒(四川大学材料科学与工程学院,四川,成都,610065)， 马成义(中国地质调查局,北京,100011)， 刘亚川(中国地质科学院成都矿产综合利用研究所,四川,成都,610041)， 刘勋,胡文远(西南科技大学,四川,绵阳,621010)， 谢光明(四川省地勘局成都岩土水质检测中心,四川,成都,610072)刊名：矿产综合利用英文刊名：MULTIPURPOSE UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES年，卷(期)：2004(4)被引用次数：13次1.彭晓春;陈新庚n-TiO2光催化机理及其在环境保护中的应用研究进展[期刊论文]-环境污染治理技术与设备 2002(03)2.蒋引珊;张军利用天然矿物承载TiO2制备光催化功能材料的研究[期刊论文]-岩石矿物学杂志2001(04)3.樊卫平;赵鹏纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝的研究[期刊论文]-西北大学学报(自然科学版)2002(06)4.姜安玺;徐桂芹光催化剂纳米TiO2的固定化技术研究进展[期刊论文]-哈尔滨建筑大学学报2002(04)5.于向阳;梁文;程继健提高二氧化钛光催化性能的途径[期刊论文]-硅酸盐通报 2000(01)6.S Sivakumar;P.Krishna Pillai;P.Mukundan,K.G.K Warrier,Sol-gel synthesis of anatase from titanyl sulfate 20021.刘勋.栾亚兰.刘恒.任成军.刘卫纳米TiO2/天然矿物复合光催化材料的制备[期刊论文]-矿产综合利用2004(1)2.栾亚兰海泡石、沸石负载TiO<,2>的制备及光催化活性研究[学位论文]20033.谢治民海泡石复合水处理剂的研制及其处理染料废水性能研究[学位论文]20074.郭卫东.程远月.GUO Wei-dong.CHENG Yuan-yue天然日光辐照下河口区CDOM的光化学降解[期刊论文]-环境科学2008,29(6)5.任健敏.谭素心TiO2-海泡石复合体的制备和光催化降解甲基橙的研究[会议论文]-20066.范莉.李正山.李云松.何媛媛.FAN Li.LI Zheng-shan.LI Yun-song.HE Yuan-yuan海泡石对亚甲基蓝的吸附性能[期刊论文]-资源开发与市场2005,21(3)7.刘勋.栾亚兰.刘恒纳米TiO2的光催化活性及应用[期刊论文]-矿产综合利用2002(6)8.王长平.王琪.董浩.张辉.李计元载TiO2海泡石粉体的研制[期刊论文]-硅酸盐通报2004,23(1)9.谢治民.戴友芝.XIE Zhi-ming.DAI You-zhi TiO2/海泡石复合材料制备及其处理染料废水性能研究[期刊论文]-湖南工程学院学报（自然科学版）2008,18(1)。
二氧化钛纳米材料的溶胶凝胶法制备及其光催化性能研究的开题报告
二氧化钛纳米材料的溶胶凝胶法制备及其光催化性能研究
的开题报告
一、研究背景
随着环境污染问题的日益严重，光催化技术因其高效、无二次污染等优越特性成为了研究重点。
其中，二氧化钛纳米材料作为一种优秀的光催化剂，已经被广泛研究和应用。
溶胶凝胶法是一种无机纳米材料制备的高效有效的方法，可以制备出具有优异光催化性能的二氧化钛纳米材料。
因此，本研究将运用溶胶凝胶法制备出二氧化钛纳米材料，并对其光催化性能进行研究。
二、研究目的
本研究旨在利用溶胶凝胶法制备出具有优异光催化性能的二氧化钛纳米材料，并进一步研究其光催化性能，为后续环境治理提供技术支持。
三、研究方法
1.溶胶凝胶法：选用无水乙醇和四丙基铵为溶剂和表面活性剂，采用水解-缩聚法制备二氧化钛溶胶，并通过干燥和煅烧制备出二氧化钛纳米材料。
2.表征方法：采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对制备的二氧化钛纳米材料进行结构表征。
3.光催化实验：通过甲基橙（MO）降解实验研究二氧化钛纳米材料的光催化性能，同时探究不同反应条件（如：光照强度、催化剂用量等）对光催化性能的影响。
四、研究意义
本研究通过利用溶胶凝胶法制备出具有优异光催化性能的二氧化钛纳米材料，并研究其光催化性能，为环境治理提供技术支持。
同时，研究对于深入了解溶胶凝胶法制备方法和二氧化钛纳米材料的光催化机制也具有一定的参考价值。
纳米二氧化钛的制备及光催化分析
苏州科技大学材料科技进展化学生物与材料工程学院材料化学专业题目：纳米二氧化钛的制备及光催化*名：**学号：**********指导老师：***起止时间：5月20日——6月8日纳米二氧化钛的制备及光催化吕岩（苏州科技学院，化学与生物工程材料学院，江苏，苏州，215009）摘要:纳米二氧化钛是种重要的纳米材料，其在众多领域有着广泛的应用。
本文主要介绍纳米二氧化钛的多种制备方法，包括化学气相法(化学气相沉积法、化学气相水解法等)、液相法( 溶胶凝胶法、沉淀法、水热合成法等)两大类,并分析了各种工艺的优劣。
并介绍纳米二氧化钛光催化反应原理,基本方法,影响因素,及其广泛的应用。
通过介绍纳米二氧化钛的制备及光催化的研究，更深刻理解其在生产生活中应用。
关键词：纳米TiO2，制备方法，光催化.The study on preparation of nanometer TiO2 and photocatalyticLv Yan(University of Science and Technology of Suzhou,School of Chemical and Biological Engineering Materials,Jiangsu,Suzhou,215009) Abstract: A s an important nanomaterial nanometer TiO2 has wide app lications in many fields, such as environmental production. Preparation methods of nanomaterial TiO2w ere briefly summarized, including chemical gas phase method( CVD and chem ical gas phase hydro lysis method etc. ) and liquid phase method( sol- gelmethod, precipitation method, hydrothermal synthesismethod etc. ). The advan tages and disadvanges o f everym ethod w ere analyzed. Introduce nano TiO2reaction principle, basic method, influence factors, and its wide application. Through the introduction of the preparation of nano TiO2 research, a deeper understanding of its application in the production and living.Key words: nanometer T iO2; preparation method, photocatalysis引言：纳米二氧化钛是一种新型的光催化无机功能材料，由于其粒径在1~ 100 nm 之间, 具有粒径小、比表面积大表面活性高、分散性好等特点, 表现出独特的物理化学性质。
二氧化钛光催化材料研究现状与进展
二氧化钛光催化材料研究现状与进展二氧化钛（TiO2）作为一种重要的半导体光催化材料，在环境治理、能源转化和新能源开发方面具有广泛的应用潜力。
本文将介绍二氧化钛光催化材料的研究现状和进展。
目前，二氧化钛光催化材料的研究主要集中在可见光响应和光催化活性的提高上。
传统的二氧化钛主要响应紫外光，而可见光区域占了太阳光的大部分能量，因此实现可见光响应是提高二氧化钛光催化性能的重要途径之一一种常用的策略是通过掺杂其他元素来实现可见光响应。
例如，掺杂氮、碳等非金属元素可以改变二氧化钛的带隙结构，使其能够吸收可见光。
此外，过渡金属氧化物（如Fe2O3、WO3等）和半导体（如Bi2O3、ZnO等）的掺杂也可以改善二氧化钛的可见光催化性能。
这些掺杂可以提高二氧化钛的吸光能力，增加光生电子-空穴对的产生，从而提高光催化活性。
另一种策略是通过结构调控来提高二氧化钛的光催化性能。
例如，将二氧化钛构筑成纳米结构或多孔结构，可以增加其比表面积和光吸收能力，提高光催化反应的效率。
此外，采用复合材料可以进一步提高二氧化钛的光催化性能。
例如，将二氧化钛与其他半导体、金属纳米粒子等复合，可以形成协同效应，提高光生电子-空穴对的产生和利用效率。
在二氧化钛光催化材料的应用方面，除了环境治理和能源转化外，还包括新能源开发领域。
例如，可通过二氧化钛光催化材料将太阳能转化为化学能，实现光电催化制氢。
此外，二氧化钛光催化还可以应用于电化学合成、光催化合成等方面。
总的来说，二氧化钛光催化材料的研究已经取得了显著的进展。
通过掺杂和结构调控等方法可以实现二氧化钛对可见光的响应，并提高光催化活性。
未来的研究可以继续挖掘二氧化钛光催化材料的潜力，拓展其在环境治理、能源转化和新能源开发方面的应用。
纳米二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能的研究
纳米二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能的研究一、纳米二氧化钛的可控制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的纳米二氧化钛制备方法。
其原理是将金属有机化合物或金属无机盐溶解在适当的溶剂中，形成溶胶。
随后，通过加入适量的催化剂或掺杂剂，将溶胶凝胶化成胶体颗粒，最终形成纳米二氧化钛材料。
该方法制备的纳米二氧化钛颗粒尺寸均匀，形貌好，适用于大面积薄膜的制备。
2. 水热法3. 气相沉积法气相沉积法是利用金属有机化合物或金属无机盐在高温条件下分解成金属原子或金属离子，再在衬底表面沉积成膜的一种方法。
通过控制气相反应的物理条件，如温度、压强、流速等参数，可以实现对纳米二氧化钛薄膜的可控制备。
该方法制备的纳米二氧化钛薄膜薄，适用于光电器件的制备。
以上介绍了几种常用的纳米二氧化钛制备方法，各有优劣。
在实际应用中，可根据具体要求选择合适的制备方法，以实现对纳米二氧化钛材料的可控制备。
二、纳米二氧化钛的光催化性能研究纳米二氧化钛具有优良的光催化性能，主要是由于其带隙能宽（3.2eV）和能带结构的特殊性质所致。
在紫外光照射下，纳米二氧化钛表面产生电子-空穴对，在存在氧分子的情况下，电子和空穴可分别参与氧分子的还原和氧分子的氧化反应，从而实现对有机废水中有机物的降解，达到净化水质的目的。
由于纳米二氧化钛具有良好的稳定性和可再生性，因此在环境治理方面具有巨大潜力。
针对纳米二氧化钛的光催化性能研究，研究者们主要通过调控纳米二氧化钛的晶型、晶粒大小、表面形貌等因素，以提高其光催化活性。
通过掺杂其他金属离子或非金属元素，可以调控纳米二氧化钛的带隙能宽，提高其可见光吸收率，从而提高光催化活性；通过合成纳米二氧化钛的不同形貌，如纳米棒、纳米粒等，可以增加其光催化活性表面积，改善光催化反应速率。
以上研究为纳米二氧化钛的光催化性能提供了理论和实验基础，为纳米二氧化钛的实际环境治理应用奠定了基础。
除了光催化性能外，纳米二氧化钛还具有良好的光电性能，因此在光电器件领域也备受关注。
Tio2的光催化性能研究
TiO2的光催化性能研究摘要：主要介绍二氧化钛的光催化原理，基本途径，以及光催化剂的结构特性和影响因素，还讲述了关于二氧化钛的光催化应用。
关键字：二氧化钛光催化光催化剂，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外二氧化钛，化学式为TiO2线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。
二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。
二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑；它又具有锌白一样的持久性。
二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
1 TiO的基本性质21.1结晶特征及物理常数物性：金红石型锐钛型结晶系：四方晶系四方晶系相对密度：3.9~4.2 3.8~4.1折射率： 2.76 2.55莫氏硬度：6-7 5.5-6电容率：114 31熔点：1858 高温时转变为金红石型晶格常数：A轴0.458,c轴0.795 A轴0.378,c轴0.949线膨胀系数：25℃/℃a轴：7.19X10-6 2.88？10-6c轴：9.94X10-6 6.44？10-6热导率： 1.809？10-3吸油度：16～48 18～30着色强度：1650~1900 1200~1300颗粒大小：0.2~0.3 0.3功函数：5.58eV2TiO的光催化作用22.1光催化作用原理二氧化钛是一种N型半导体材料，锐钛矿相TiO的禁带宽度Eg =3.2eV，由2半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度E g的关系式：λg (nm)=1240/Eg(eV)上时，价带中的电子就会发生跃迁，可知：当波长为387nm的入射光照射到TiO2形成电子-空穴对，光生电子具有较强的还原性，光生空穴具有较强的氧化性。
在半导体悬浮水溶液中，半导体材料的费米能级会倾斜而在界面上形成一个空间电荷层即肖特基势垒，在这一势垒电场作用下，光生电子与空穴分离并迁移到粒子表面的不同位置，还原和氧化吸附在表面上的物质。
二氧化钛纳米材料制备及光催化性能的开题报告
二氧化钛纳米材料制备及光催化性能的开题报告
一、研究背景和意义
二氧化钛（TiO2）是一种重要的半导体材料，具有良好的光电化学
性能和稳定性，是目前研究的热点之一。
纳米二氧化钛材料因其特殊的
结构和性能，在催化、光催化、纳米电子学等领域具有广泛的应用前景。
例如，纳米二氧化钛材料可以用于太阳能电池、水处理、环境净化和新
能源等方面。
本研究旨在通过合成不同形态、大小和结构的二氧化钛纳米材料，
研究其光催化活性，并探讨其制备过程中的影响因素和机理，为二氧化
钛纳米材料的制备及应用提供参考。
二、研究内容和方案
1. 材料制备：
（1）溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛粉体；
（2）水热法制备不同形态、大小和结构的纳米二氧化钛。
2. 材料表征
采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis、PL等手段，对合成的纳米二氧化
钛材料进行表征，分析其晶体结构、形貌和光学性质。
3. 光催化性能测试
采用紫外光辐照下的光催化反应体系，以甲基橙为模板分子，研究
二氧化钛纳米材料的光催化活性。
同时，探讨不同制备条件对光催化性
能的影响，以及机理。
三、预期目标和结果
1. 成功制备出不同形态、大小和结构的二氧化钛纳米材料；
2. 通过表征手段，掌握材料的基本属性；
3. 研究并分析不同制备条件对纳米二氧化钛材料光催化性能的影响；
4. 探讨纳米二氧化钛材料光催化机理，为其实际应用提供理论基础
和参考。
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。
纳米复合材料Sb2O3Tio2的制备及光催化性能研究
纳米复合材料Sb2O3Tio2的制备及光催化性能研究【摘要】采用辽宁科技大学研究的“特殊液相沉淀法”制备了Sb2O3/TiO2粉体，并通过XRD和TEM对其进行表征，以其为催化剂在日光下对有机染料甲基橙溶液进行可见光降解实验，实验分析的掺杂比例对光催化活性的影响。
分析显示制备的掺杂二氧化钛粉体平均大小为10-20nm，【关键词】特殊液相沉淀法；Sb2O3/TiO2；光催化，纳米复合材料1.引言TiO2是一种重要的精细化工产品，特别是1972年Fujishu和Honda报道TiO2在紫外光照射下的光催化效应以来，由于TiO2稳定、无毒、价格低廉，容易再生和回收利用等优点，在光催化方面得到广泛的研究，特别是在污水降解处理[1-3]和太阳能薄膜电池材料应用中有着巨大潜力。
TiO2的光催化性能可用半导体的能带理论来阐释[4]，可以吸收λ≤400nm的紫光、紫外光和近紫外光，将处于价带中的电子激发到导带，价带中产生空穴，导带中出现电子，但太阳光谱中仍有占45%的可见光却不能被充分利用。
通过改善TiO2的表面结构、酸性或吸附性能，引人缺陷位或改变结晶度，抑制光生电子和空穴的复合，扩展对可见光响应范围，提高光量子效率和光能利用率，从而改善纳米TiO2的光催化活性。
目前，研究者大多数是通过过渡金属元素[5-7]或非金属元素掺杂[8-10]，有机染料表面修饰，以及贵金属沉积等方法使TiO2在可见光区（可见光占太阳光的总能量的43%）实现光催化。
其中掺杂是一种有效并且易于实现的方法，金属掺杂，非金属掺杂（溶胶—凝胶法、PLD沉积法、磁控溅射法）等一些实验方法提供大量数据说明TiO2在掺杂后其吸收光谱实现红移的研究较多，其中以金属离子的掺杂改性的研究最为普遍。
本文采用”连续有序可控爆发性成核的特殊液相沉淀法”[11]制备高纯高催化活性的纳米，通过XRD分析其晶体结构，TEM观测其表面形貌和结构特征，并以甲基橙为降解目标对其进行了光催化性能的研究，2. 实验部分2，1实验所用仪器及试剂表1 实验所用试剂2.2实验流程采用由辽宁科技大学纳米实验中心周英彦、王开明两位教授领导的课题组发明的“连续有序可控爆发性成核的特殊液相沉淀法”制备纳米Sb2O3/TiO2粒子，并用悬浮法对甲基橙进行可见光催化。
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毕业论文题目二氧化钛光催化材料的制备与性能研究学院专业年级学生学号学生姓名指导教师2012年5月3日二氧化钛光催化材料的制备与性能研究摘要：半导体TiO2是光催化领域最常用和最重要的材料，在紫外光的激发下，TiO2产生电子一空穴对，具有强氧化能力，可用于降解污染气体和废水中的有机物，在环保等领域具有极广阔的应用前景。
本论文通过溶胶—凝胶法制备TiO2光催化剂，以钛酸丁酯为单体，制备了稳定的溶胶。
对它进行改性，能使其具有紫外-可见光响应、强氧化降解有机污染物的能力。
将锌、铜、铁三种金属氧化物复合二氧化钛，对其进行改性，获得二氧化钛复合物。
利用喷涂法将复合物负载在钢片上，利用紫外光催化法对上述改性材料的光降解有机废物的催化效果进行考察，实验表明，二氧化钛复合铁的氧化物，可增加其降解效果，同时证明了制备复合物时的烧结温度、pH值和催化时间等条件都对降解效果有一定影响。
关键词：二氧化钛；复合；光催化。
Preparation and Properties of Titanium DioxidePhotocatalytic MaterialsNingxia University, School of Chemistry and Chemical Engineering 2012SessionChemical Engineering and Technology Li Yue 12008240242Abstract: The semiconductor TiO2 photocatalysis is the most commonly used and most important materials under UV excitation，TiO2 electron-hole pair, with a strong oxidizing ability，can be used to degrade organic pollution gases and wastewater，in the field of environmental protection，etc. has very broad application prospects。
In this thesis，prepared by sol-gel TiO2 photocatalysts，tetrabutyl titanate as the monomer，to prepare a stable sol。
It was modified to give it a UV-visible light response，and strong oxidizing ability to degrade organic pollutants。
Zinc，copper，iron，three kinds of metal oxide composite titanium dioxide and its modification，complexes of titanium dioxide。
Use of spraying complex load in the steel，UV catalysis study，experiments show that the titanium oxide composite oxide of iron，can increase the degradation efficiency of the catalytic effect of the modified materials，photodegradation of organic waste the sintering temperature，pH value and the catalytic time when conditions in the preparation of compounds have a certain influence on the degradation effect。
Key words: titanium dioxide；compound；photocatalysis。
目录第一章概述 (1)1.1 文献综述 (1)1.2 论文的目的及意义 (2)1.3氧化钛的结构、性质及用途 (2)1.4国内外光催化的研究进展和方向 (4)第二章实验部分 (5)2.1 实验试剂与仪器 (5)2.1.1 实验试剂 (5)2.1.2 实验仪器 (5)2.2 实验方法 (6)2.2.1 制备方法 (6)2.2.2检测方法 (6)2.3 实验内容 (6)2.3.1 溶液的配制、二氧化钛溶胶的制备及复合材料的制备 (6)2.3.2复合材料的降解效果检测 (8)第三章实验结果与讨论 (10)3.1二氧化钛溶胶光催化的结果 (10)3.2三种复合材料的比较 (11)3.2.1氧化锌-二氧化钛 (11)3.2.2氧化铝-二氧化钛 (12)3.2.3氧化铁-二氧化钛 (14)3.2.4二氧化钛与三种复合材料的降解效果比较： (15)3.3焙烧温度对光催化活性的影响 (16)3.4溶液pH对光催化活性的影响 (16)第四章结论与展望 (19)参考文献 (20)致谢 (21)第一章概述1.1文献综述有毒难降解污染物引起的环境问题已成为21世纪影响人类生存与健康的重大问题。
这些污染物毒性大，难降解，即使浓度很低也容易引起动物及人类致癌、致畸形、致突变性等严重后果，直接威胁动物和人类的生存和健康，纳米半导体光催化技术几乎可以矿化所有的有机污染物，被认为是一种最为环保的环境污染物深度处理技术。
随着工业的发展，环境污染问题已成为人们普遍关注的社会问题。
光催化降解有机污染物的方法，具有节能(可利用自然光)、适用范围广及无毒等许多优点，具有极为诱人的前景。
光催化氧化作为一种高级氧化技术，已日益受到国内外学者的关注。
粉末状催化剂在回收处理方面的缺点使得负载型光催化剂的研究更具有现实意义。
大量试验研究表明，TiO2催化剂光照后不发生光腐蚀，耐酸碱性好，化学性质稳定，对生物无毒性；来源丰富，世界年消费量为350万吨；能隙较大，产生光生电子和空穴的电势电位高，有很强的氧化性和还原性，TiO2作为耐久的光催化剂已经被应用在处理各种环境问题上。
TiO2 是一种半导体材料，它以优异的电学及光学性质而成为透明导电材料研究热点之一。
半导体的光催化性质与其能带结构是分不开的。
半导体的能带结构通常是由一个充满电子的最高占有能带和一个最低空能带构成，他们之间的区域称为禁带。
禁带是一个不连续区域，当半导体被能量大于其禁带宽度的光子照射时，价带上的电子被激发跃迁到导带形成导带电子，并在价带上生成空穴，从而在价带与导带间形成高活性的电子-空穴对。
该电子-空穴对在半导体中形成较强的氧化-还原体系，当其迁移至半导体表面后可将吸附在半导体表面上的有机物氧化或还原。
从而达到降解有机污染物的目的。
TiO2等半导体发生光催化反应时，起始步骤是在半导体颗粒中产生电子-空穴对。
当用光照射半导体光催化剂时，如果光子的能量高于半导体的禁带宽度，则半导体的价带电子从价带跃迁到导带，产生光致电子和空穴。
如半导体TiO2的禁带宽度312eV，当光子波长小于385nm时，电子就发生跃迁，产生光致电子和空穴。
负载TiO2的载体种类繁多，对其光催化影响差异很大，良好的光催化剂载体应具有以下特点：具有良好的透光性，在不影响TiO2光催化活性的前提下，与TiO2颗粒间具有较强的结合力，比表面积大，对被降解的污染物有较强吸附性，易于固液分离，有利于固液传质，化学惰性等。
半导体TiO2是一种新型的高效光催化剂，具有很强的氧化能力，在一定能量的光照条件下，它不仅能将环境中的有害有机物降解为CO2和H2O，而且可以氧化去除大气中低浓度的NOx和含硫化合物(如H2 S、SO2 ) 等有毒气体。
另外，光催化剂TiO2还具有杀菌、除臭、防雾、自洁净等作用，可以进一步净化和改善生活环境。
TiO2光催化具有能耗低、操作简单、反应条件温和以及无二次污染等优点，成为近年来日益受重视的环境污染治理新技术，并受到广泛关注。
早期的研究中大都将TiO2粉体混入溶液中，通过通风(一般是空气或氧气)搅拌或直接机械搅拌，使其与被光解物充混合，这时TiO2悬浮在溶液中，称为悬浮体系，悬浮体简单方便，而且与被光解物接触充分，一般光解效率较高；但悬浮体系中的TiO2颗粒极为细小，使用中存在难以回收、容易中毒，且当溶液中存在高价阳离子时，催化剂不易发散等缺点，限制了其实际应用。
负载后的TiO2虽然催化活性稍有降低，但并不影响实际应用，当使用较为先进的负载技术或和光化学反应器时，甚至获得更高的催化效率。
因此，如何将TiO2光催化剂负载在合适的载体上，成为光催化领域迫切需要解决的问题。
综上所述，研究改性纳米氧化钛材料的光催化性能，负载在合适的载体上，使其具有紫外-可见光响应的、强氧化性的特性，达到高效去除有毒污染物的目的，具有很广阔的实际意义。
单一使用掺杂、复合或负载化都不能达到理想效果。
只有综合利用这些手段设计光催化剂的结构与形式，才能调控材料的带隙宽度和带边位置使其既具有可见光响应又与有毒污染物的电极电位匹配，从而达到降解有毒难降解污染物的目的。
另外TiO2来源广、价格便宜，使得该新型材料的制造成本低廉，因此，应用前景广阔。
1.2 论文的目的及意义本论文通过对TiO2光催化材料的制备及其复合三种金属离子的氧化物负载在不锈钢片上利用紫外光催化法对三种氧化钛复合材料进行考察表征，并对其光催化性能进行研究，通过各种表征手段分析。
从而得到降解效果比较好的复合材料，并找到最佳催化条件，达到有效降解有机污染物的目的。
光催化剂TiO2具有杀菌、除臭、防雾、自洁净等作用，可以进一步净化和改善生活环境。
TiO2光催化具有能耗低、操光催化性能，使作简单、反应条件温和以及无二次污染等优点。
因此研究改进纳米氧化钛材料的其具有紫外-可见光响应的、强氧化性的特性，达到高效去除有毒污染物的目的，具有很广阔的实际意义。
采用溶胶-凝胶法合成TiO2，具有反应温度低(通常在常温下进行)，设备简单，工艺可控可调，过程重复性好等特点，与沉淀法相比，不需过滤洗涤，不产生大量废液。
同时，因凝胶的生成，凝胶中颗粒间结构的固定化，还可有效抑制颗粒的生长和团聚过程。
目前，二氧化钛光催化技术在环境保护中越来越受到人们的关注和重视，它对于环境保护、维持生态平衡、节约费用、实现可持续发展具有重大意义。
1.3氧化钛的结构、性质及用途TiO2是一种常见的n型半导体，同时是多晶型的化合物，在自然界中有三种结晶形态：金红石型、锐钛矿型和板钛矿型，其相关性质见表1-1、表1-2。