TiO2光催化剂的晶面效应研究进展
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究TiO2是一种重要的半导体材料，其具有优良的光催化性能和稳定性，在环境净化、水处理和太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。
TiO2晶体的表面性质直接影响其催化性能，通过晶面调控改性来提高TiO2的催化活性具有重要的研究意义。
晶面调控指的是通过改变晶体表面的结构来控制材料的物理和化学性质。
TiO2晶体由Ti和O原子组成，结构中含有多个晶面，如(001)、(110)和(101)等。
不同的晶面具有不同的结构和化学性质，因此对TiO2晶体进行晶面调控可以调整其催化活性。
目前，常用的晶面调控方法主要包括溶液法和气体传输法。
溶液法是通过控制合成条件和添加特定溶剂来调控晶体的生长方向。
添加表面活性剂可以抑制某些晶面的生长，从而增加其他晶面的比例。
气体传输法则是通过控制气氛组成和反应温度来调控晶体的生长方向。
利用气体传输法可以在特定条件下实现晶面选择性生长，从而制备具有特定晶面比例的TiO2晶体。
晶面调控改性TiO2晶体的方法多种多样。
一种常见的方法是通过掺杂来调控晶体的表面性质。
掺杂一些过渡金属离子可以引入额外的能级，增加催化活性。
另一种方法是利用化学处理来改变晶体表面的结构和化学性质。
使用酸性或碱性溶液可以改变晶体表面的酸碱性，进而调控催化活性。
还可以通过修饰晶体表面来改变其电子结构和表面能。
使用有机分子或纳米颗粒修饰晶体表面可以增加活性位点，提高催化活性。
晶面调控改性TiO2晶体的研究已经取得了显著的进展。
研究人员通过改变晶体的生长条件和添加特定溶剂成功调控了晶体的生长方向。
利用气体传输法制备了具有特定晶面比例的TiO2晶体，同时也开发了多种改性方法来提高其催化活性。
这些研究为TiO2晶体的应用提供了有力的支持。
TiO2晶面调控改性的研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
通过晶面调控可以调整TiO2晶体的表面性质，从而提高其催化活性。
随着研究的深入，相信晶面调控改性TiO2晶体的应用前景将更加广阔。
非金属掺杂TiO2光催化剂的研究进展
纳米 ＴＯ 因为有合适的导带电位和价带电位、 ｉ： 化学稳定性好、 光照后不发生光腐蚀、 氧化还原能力 强、 无毒和价格低廉以及环境友好等特点而成为了具有应用前景 的光催化材 料。但纯 ＴＯ 的带隙较 ｉ 宽， 仅能吸收紫外光 ， 从而影响了它在光催化应用中的发展。因此 ， 扩大 ＴＯ 的光吸收范围， ｉ： 提高它的
光催化活性成为当前研究的热点问题之一。近年来 ， 由于非金属离子掺杂实现了 ＴＯ 对可见光的吸收 ｉ 而得到广泛研究 。目前， 这类研究工作主要集 中在 Ｎ Ｃ ｓＦ和 Ｐ等几种非金属离子上 。 ， ，，
１ 非金属掺杂 ＴＯ 光催化作用原理 ｉ２
ＴＯ 是一种宽禁带半导体 ， ｉ： 其能带结构是沿布里渊区的高对称结构。它的 ３ 轨道分裂为 ｅ 和ｔｇ ｄ ｇ ２
概括为以下几点 ： ①掺杂可以形成捕获中心， 抑制 电子・ 空穴对 的复合； ②掺杂可在 ＴＯ 禁带中引入新 ｉ： 的掺杂能级 ， 这样能量较小的光子也能激发掺杂能级上的电子形成电子・ 空穴对 ， 提高光子的利用率； ③ 掺杂可以导致载流子扩散长度增加 ， 从而延长电子和空穴的寿命， 抑制复合； ④掺杂可引入晶格缺陷， 有 利于形成更多的氧化中心。
非 金属 掺 杂 ＴＯ 光催 化 剂 的研 究 进 展 ｉ２
刘英 吉 王 松 ， 璐 史瀚文 金 立民 ， ， 韩 ， ， 赵丽娜
（ 东北石油大学地球科学学 院 ， １ 黑龙江 大庆 ， ３１ ； １ ３８２河北科技师范学 院） ６
摘要： 主要介绍了非金属元素（ Ｃ ＳＦＰ Ｂ 掺杂 ＴＯ 的制备方法和可见光催化活性研究的最新进展， Ｎ， ，， ， 和 ） ｉ
深入分析了非 金属元素对 ＴＯ 吸收光谱 的影 响机理 ， 出了非金属掺杂 Ｔ ｉ： 指 ｉ 研究过程 中存 在的问题和未来 Ｏ
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究TiO2是一种广泛应用于光催化、光电子器件、光伏材料等领域的半导体材料。
由于其带隙较宽，能带结构相对单一，导致其光吸收能力有限，因此影响了其在光催化与光电子领域的应用效果。
为了提高其光吸收能力、光电转化效率和催化性能，增加TiO2表面的活性位点，近年来研究者们开始关注对TiO2晶面进行调控改性。
TiO2晶面调控改性主要通过两种途径来实现，即物理方法和化学方法。
物理方法主要包括磨削、热处理和离子注入等。
磨削可以通过改变晶面形貌和结构来调控TiO2的光学性质，提高光的吸收能力。
热处理可以通过改变晶格结构来增加TiO2表面的活性位点，提高光催化和光电子性能。
离子注入可以通过改变晶格中的离子组成来调控TiO2的电子能带结构，提高光电转化效率。
化学方法主要包括表面修饰、浸渍和溶胶-凝胶法等。
表面修饰可以通过在TiO2表面引入新的功能基团来提高其电子传输能力和光吸收能力。
浸渍可以通过在TiO2表面包覆其他材料来调控其光催化和光电子性能。
溶胶-凝胶法可以通过控制溶胶的成分和制备条件来调控TiO2的晶相和晶面结构，提高其光催化和光电子性能。
TiO2晶面调控改性研究中，需要进行一系列测试和表征来评估材料的性能改变。
常用的测试手段包括光吸收谱、光发射谱、电化学性能测试和电子显微镜表征等。
通过对这些测试结果的分析，可以评估TiO2晶面调控改性对其光学、电学和催化性能的影响。
TiO2晶面调控改性研究的具体应用包括光催化水分解、光催化有机废水处理、光催化CO2还原、光催化氧气还原和光电子器件等领域。
通过调控TiO2晶面结构，提高其光催化和光电子性能，可以实现更高的能量转化效率和催化活性，从而推动相关领域的发展。
TiO2晶面调控改性研究在理论和实验方面都有很大的挑战和机遇。
在理论方面，需要深入研究不同晶面结构对TiO2光学、电学和催化性能的影响机制，并建立相应的理论模型进行解释。
在实验方面，需要开发新的材料合成和改性方法，提高材料性能的稳定性和可控性，以及寻找适用于大规模生产和应用的方法。
共掺杂改性纳米TiO2光催化剂的研究进展
ＴＯ 改 性 已成为提 高其光催 化性 能 的有 效手段 ， 引起 了学 ｉ 并
者们 的广泛关 注 。本文综 述 了近年 来 Ｔ Ｏ。 掺 杂改 性 的研 ｉ 共
究进 展 。
从而产 生局部 晶格 畸变或形 成新 的氧 空位 。例 如 ， ｕ Ｅ 件掺杂 到 ＴＯ 中取 代 晶格 中的 Ｔ” ， ｉ ｉ 晶格 中缺 少 １ 电子 ， 个稳 定 、 无毒 、 成本 低廉 且 可再 生 利用 等优点 。但 由于 Ｔｉ 带 隙较 宽 （ ． ｅ ， 可 见 光 响应 ， Ｏ ３ ２Ｖ） 无 太
阳光利用 率低 Ｌ， 量 子 效 率也 很 低 ， 应用 受 到 极 大 地 限 １光 ］ 其
制 。离子 掺杂 可在 Ｔｉ 表 面 形成 电子 或 空穴 的俘 获 阱 ， Ｏ 减 少两者 间 的复合 ， 效 提 高 光 催 化 效率 ， 有 ］ 或者 通 过 掺 杂 生 成新 的杂质能 级 ， 导致 Ｔｉ 带 隙 变 窄 ， Ｏ 引起 可 见 光 响应 ＿ 。 ３ ］
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｔｈ ｅ ｅ ｔｐ ｏ ｒｓｅ ｆｃ ｄ ｐ ｄＴｉ ｈ ｏ ａａｙ ｔａｅｒｖｅ ｄ Ｔｈ ｓ ｅ ｓ ｅｅ ｒｈ ｓｏ ｈ ｅｒｃ ｎ ｒ ｇ ｅ ｓｓｏ ｏ ｏ ｅ Ｏｚｐ ｏｔｃ ｔｌｓ ｒ ｅ ｉｗｅ ． ｅ ｅｎ ｗｅ ｔｒｓａ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ
大量实 验结果 显 示 ， 一掺 杂 只限 于 一定 程度 上 提 高 ＴＯ 单 ｉ
性能 ， 而双 元素 或多元 素共掺 杂则 可 以充分 利用 它 们 的协 同 作用 ， 进一 步提 高 Ｔｉ Ｏ 的 光催 化 性 能 ］ ４ 。通 过 共 掺 杂 对
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究
TiO2是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用领域，如光催化、电化学、光电探测等。
纯净的TiO2晶体结构相对稳定，其在某些应用方面的性能仍有待提高。
研究者致力于通过晶面调控来改变和提高TiO2的性能。
晶面调控是指在材料表面或晶格中引入一些新的晶面，从而改变其物理和化学性质。
对TiO2而言，晶面调控主要与晶体生长方向（晶体生长的主要方向）和晶体表面形态有关。
据研究发现，TiO2晶体的晶面调控可以通过多种方法实现。
其中一种方法是通过控制合成条件来改变晶体生长方向。
可以控制溶液中的配位络合物浓度、温度、反应时间等参数，来调控晶体生长过程中晶面的取向。
这种方法能够有效地改变TiO2的晶体结构和性能，进而改变其物理和化学性质。
另一种方法是利用表面处理技术来调控材料的表面形态。
可以通过溶液浸润、溶剂热
处理、化学修饰等方法，改变TiO2表面的形态和结构，进而影响其光吸收、电化学性能等。
研究表明，利用这种方法可以有效地提高TiO2的光催化活性、光电转化效率等。
这主要是因为表面形态调控能够增加TiO2的比表面积，增加光吸收和电子传输界面，从而提高其光催化和光电性能。
晶面调控还可以通过合成辅助剂来实现。
在合成过程中添加一些形貌导向剂，可以控
制晶体的生长速率和方向，从而改变TiO2晶体的形貌和结构。
研究发现，形貌导向剂的引入可以显著改善TiO2的光催化性能、光电转化效率等。
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的光催化作用及其研究进展(Ⅱ)
１ 提 高 Ｔｉ Ｏ 光催 化 太 阳 Ｏ 对 光 的利用 率较 低 ， 因此 ， 提高 Ｔ Ｏ 催 化 活性 显得 ｉ 光
常见 的表 面 螯 合 剂 如 Ｅ ＤＴＡ 以及 其 他 螯 合 荆 能 够 使 Ｔｉ Ｏ 的导带 边 缘 向更 负 方 向 迁 移 。表 面 衍 生 则 可提 高界 面 电 子 迁 移 率 ［ 。例 如 四硫 化 邻 苯 菁 钴 １ ］ （Ｉ 是一种 有效 的光 电子 捕 获剂 ， 可 促进 Ｔ Ｏ 表 １） 它 ｉ
专 题论 述 ・
ＴＯ ｉ ２的光 催 化 作 用 及 其研 究 进 展 （ 卞 Ⅱ）
马荣 骏
（ 沙矿冶研究院 ， 南 长沙 ４０１） 长 湖 １０ ２
摘
要 ： 新 型光 催 化 剂 Ｔｉｚ 具 有 的活 性强 、 化 性 能 好 、 能 、 对 Ｏ所 氧 节 成本 低 、 毒 等 优 异 性 能 进 行 了 介 绍 ， 对 其 性 无 并
表 面螯合 与 衍生 、 渡 金 属离 子 掺 杂 、 导 体 偶 合 、 过 半
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究
首先，TiO2的晶面与光催化性能的关系是不可忽视的。
研究表明，(001)和(101)晶面具有较好的光催化活性，而(100)晶面的光催化活性较弱。
因此，通过对TiO2材料进行晶
面调控改性，可以有效提高其光催化性能。
进一步的研究发现，不同的晶面调控方法对TiO2材料的光催化效果具有不同的影响。
一、表面修饰法
表面修饰法是指通过在TiO2表面引入可吸附分子、金属离子等，形成界面缺陷，从
而调控其晶面结构。
其中，最常用的表面修饰方法包括离子掺杂和贵金属修饰。
在这些方
法中，离子掺杂可以引入预先选择的离子在TiO2晶体内部，改变其半导体性质和光催化
活性。
而贵金属修饰则是引入一定量的贵金属纳米颗粒，增加TiO2表面的光催化活性。
二、晶面调控法
晶面调控法是指通过物理或化学方法改变TiO2晶粒的晶面状态，进而调控其晶面结构，提高其光催化活性。
其中，最常用的晶面调控方法包括孤子掺杂、表面特性调控和晶
粒大小调控。
孤子掺杂是通过掺杂一定量的阴离子原子，在晶体结构中形成孤对缺陷，改变TiO2
表面的光催化活性。
表面特性调控是指在TiO2表面上通过化学修饰引入不同的官能团，
进而改变其晶面状态和光催化活性。
晶粒大小调控是通过调节晶体粒子大小来控制其晶面
状态，由此改变其光催化活性。
综上所述，TiO2晶面调控改性方法是一种有效的提高TiO2材料光催化性能的方法。
各种方法各有优势，可根据需要选择。
为了更好地应用这些方法，还需要深入探索其机理，并针对不同的应用需求开发新的改性方法。
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究
TiO2的应用十分广泛，但常规合成得到的TiO2具有晶面固定、表面缺陷多、光生电子-空穴对复合速率高等不足，局限了其在光化学、光催化、光电转换等方面的应用。
因此，实现TiO2晶面的可控调制，对于提高其光电转换效率、提高反应活性、降低电子-空穴对复合速率等方面具有重要意义。
已有文献报道了通过不同的合成方法和调控手段实现TiO2晶面调控的研究。
例如，利用模板法、溶液热法、水热合成法等合成方法，制备出具有不同晶面结构的TiO2，在光电转换、光催化、电池等方面均取得了显著的进展。
此外，在TiO2晶面调控方面，也有研究采用表面修饰、掺杂、成核控制等手段，改善其表面光学性质和光学响应，提高其反应活性和光电性能。
这些研究结果表明，TiO2晶面调控对于提高其性能具有重要意义。
实现TiO2晶面调控不仅需要对其合成方法进行改进，还需要对其表面化学性质和光响应的机理进行深入探究。
例如，通过对TiO2晶面的表面化学性质和光响应机制的探究，可以了解TiO2晶面结构与其光电性能之间的关系，为制备具有优异性能的TiO2光电材料提供理论指导。
总之，TiO2晶面调控的研究具有重要的科学意义和应用价值。
在未来的研究中，应加强对TiO2晶面调控的理论和实验研究，探索更多的合成方法和调控手段，制备具有优异性能的TiO2光电材料，进一步拓展其在光化学、光催化、光电转换等领域的应用。
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究TiO2是一种重要的半导体材料，具有很多应用领域，如光催化、光电子器件等。
它的性能受到晶面结构的影响，因此研究TiO2晶面调控改性具有重要意义。
常见的TiO2晶面有(001)、(100)和(101)等，不同晶面的TiO2材料具有不同的光电性能。
(001)面的TiO2材料具有较高的光催化活性和可见光吸收能力，(100)面的TiO2材料具有较高的电荷传输速率，而(101)面的TiO2材料则具有较好的光电子器件性能。
通过调控TiO2晶面结构，可以实现对其光电性能的调节和改善。
一种常用的TiO2晶面调控方法是控制合成条件。
通过控制溶液的酸碱度、温度、溶剂等参数，可以调节TiO2晶面的形貌和比例。
在碱性条件下合成TiO2纳米颗粒，可以得到以(001)面为主的纳米颗粒。
还可以通过添加不同的表面改性剂，如聚乙二醇、二氧化硅等，调控TiO2晶面的形貌和结构。
另一种常用的TiO2晶面调控方法是表面修饰。
通过在TiO2晶面表面修饰不同的化学物质，可以实现对其光电性能的调节。
通过在(001)面上修饰金纳米颗粒，可以增加TiO2的可见光吸收能力和光催化活性。
还可以利用分子修饰方法，如在(100)面上修饰有机染料分子，实现对TiO2光电子器件性能的调节。
TiO2晶面调控改性的研究对于TiO2材料的应用具有重要意义。
在光催化领域，可以通过调控TiO2晶面结构，实现对有机废水的高效降解。
在光电子器件领域，可以通过调控TiO2晶面结构，实现对光电转化效率的提高。
TiO2晶面调控改性还存在一些挑战和亟待解决的问题。
目前对于TiO2晶面调控机理还不完全清楚，需要进一步加强相关研究。
现有的TiO2晶面调控方法多为实验室规模，尚缺乏可大规模制备的方法。
TiO2晶面调控改性的技术路线还相对较少，需要进一步扩展和发展。
TiO2晶面调控改性研究对于提高TiO2材料的性能和拓展其应用具有重要意义。
通过控制合成条件和表面修饰等方法，可以实现对TiO2晶面结构的调节和改善。
二氧化钛作为光催化剂的研究
二氧化钛光催化剂的研究进展1972 年，A.Fujishima 等首次发现在光电池中受辐射的TiO2，表面能持续发生水的氧化还原反应，这一发现揭开了光催化材料研究和应用的序幕。
1976 年J.H.Carey 等报道了TiO2水浊液在近紫外光的照射下可使多氯联苯脱氯。
S.N.Frank 等也于1977 年用TiO2粉末光催化降解了含CN-的溶液。
由此，开始了TiO2光催化技术在环保领域的应用研究，继而引起了污水治理方面的技术革命。
近十几年来，随着社会的发展和人们对环境保护的觉醒，纳米级半导体光催化材料的研究引起了国内外物理、化学、材料和环境等领域科学家的广泛关注，成为最活跃的研究领域之一。
TiO2 是一种重要的无机材料，其具有较高的折光系数和稳定的物理化学性能。
以TiO2 做光催化剂的非均相光催化氧化有机物技术越来越受到人们的关注，被广泛地用来光解水、杀菌和制备太阳能敏化电池等。
特别是在环境保护方面，TiO2 作为光催化剂更是展现了广阔的应用前景。
但TiO2 的禁带宽度是3.2eV，需要能量大于3.2eV 的紫外光（波长小于380nm）才能使其激发产生光生电子-空穴对，因此对可见光的响应低，导致太阳能利用率低（只利用约3~5%的紫外光部分）。
同时光生电子和光生空穴的快速复合大大降低了TiO2 光催化的量子效率，直接影响到TiO2 光催化剂的催化活性。
因此，提高光催化剂的量子效率和光催化活性成为光催化研究的核心内容。
通过科学工作者对二氧化钛的物质结构、制备方法、催化性能、催化机理等方面的深入系统的研究，这种快速高效、性能稳定、无毒无害的新型光催化材料在废水处理、有害气体净化、卫生保健、建筑物材料、纺织品、涂料、军事、太阳能贮存与转换以及光化学合成等领域得到了广泛应用。
1 TiO2光催化作用机理“光催化”从字面意思看，似乎是指反应中光作为催化剂参加反应，然而事实并非如此。
光子本身是一种反应物质，在反应过程中被消耗掉了，真正扮演催化剂角色的却是TiO2。
二氧化钛光催化材料研究现状与进展
• Asahi等首次用非金属元素氮掺入T Oi2,使其获得优异的可 见光活性和超亲水性能。
• 他们认为具有可见光吸收的非金属掺杂必须满足以下几个 条件:掺杂后在T iO2带隙间出现一个能吸收可见光的/新带 隙0;为保持催化剂的还原能力,掺杂后的导带能级必须大于 H2/H2O的电极电位;新带隙0必须与原来的T iO2带隙充分 重叠,以保证光生载流子在生命周期内能迁移到催化剂表 面进行反应。根据以上理论,他们认为S和C的掺杂是不能 出现的,因为S的离子半径太大,难以掺入T Oi2中取代晶格 氧。而对于产生可见光吸收的原因,他们认为是N2p轨道和 O2p轨道电子云杂化使带隙变窄引起的。
（2）光生载流子(和)很容易重新复合，量子 产率偏低（不到4%），而较低的量子产率是制约 光催化技术大规模工业化的主要原因。
二氧化钛的理化性质
• 二氧化钛，白色固体或粉末状的两性氧化物，是 最好的白色颜料，俗称钛白。钛白的粘附力强， 不易起化学变化，永远是雪白的。特别可贵的是 钛白无毒。它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃， 釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
• 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。
• 介电常数：由于二氧化钛的介电常数较高，因此具有优良的电学性能。在测定二氧化 钛的某些物理性质时，要考虑二氧化钛晶体的结晶方向。例如，金红石型的介电常数， 随晶体的方向不同而不同，当与C轴相平行时，测得的介电常数为180，与此轴呈直角 时为90，其粉末平均值为114。锐钛型二氧化钛的介电常数比较低只有48。
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究方法：目前，晶面调控改性TiO2的方法主要包括：溶剂热法、水热法、电化学法等。
溶剂热法是较为常用的方法。
通过调控反应溶液的温度、浓度、酸碱度等条件，可以实现不同晶面的合成。
还可以通过添加掺杂剂、修饰剂、包覆剂等手段对TiO2进行改性。
结果与讨论：晶面调控改性可以改变TiO2材料的光电性能。
研究表明，（001）晶面的TiO2比表面积相对较大，对光的吸收更强，具有优异的光催化性能。
而（101）晶面的TiO2具有较高的导电性能，可以作为电极材料。
通过控制不同晶面的比例，可以实现对TiO2光电性能的调控。
结论：TiO2晶面调控改性可以提升其光电性能，进而扩展其应用领域。
目前的研究还存在一些问题亟待解决，如晶面合成的控制、晶面效应的机理研究等。
未来的研究应着重解决这些问题，以推动TiO2晶面调控改性的发展。
参考文献：1. Liu, G., et al. Faceted-TiO2 nanoparticles for dye-sensitized solar cells. Journal of the American Chemical Society, 2010, 132(29): 9990-9997.2. Han, X., et al. Controllable synthesis of anatase TiO2 nanosheets with exposed (001) facets on carbon nanotubes for superior lithium-ion storage. J Mater Chem A, 2016, 4(17): 6298-6307.3. Cao, J., et al. Facet-dependent photoreactivity of anatase TiO2 single crystals. Nature Communications, 2017, 8: 15113.Keywords: TiO2, crystal surface regulation, modification, photoelectric performance。
二氧化钛作为光催化剂的研究
二氧化钛光催化剂的研究进展1972年，A.Fujishima 等首次发现在光电池中受辐射的TiO2，表面能持续发生水的氧化还原反应，这一发现揭开了光催化材料研究和应用的序幕。
1976年J.H.Carey等报道了TiO2水浊液在近紫外光的照射下可使多氯联苯脱氯。
S.N.Frank等也于1977年用TiO2粉末光催化降解了含CN-的溶液。
由此，开始了TiO2光催化技术在环保领域的应用研究，继而引起了污水治理方面的技术革命。
近十几年来，随着社会的发展和人们对环境保护的觉醒，纳米级半导体光催化材料的研究引起了国内外物理、化学、材料和环境等领域科学家的广泛关注，成为最活跃的研究领域之一一。
TiO2是一种重要的无机材料，其具有较高的折光系数和稳定的物理化学性能。
以TiO2做光催化剂的非均相光催化氧化有机物技术越来越受到人们的关注，被广泛地用来光解水、杀菌和制备太阳能敏化电池等。
特别是在环境保护方面，TiO2作为光催化剂更是展现了广阔的应用前景。
但TiO2的禁带宽度是3.2eV，需要能量大于3.2eV的紫外光（波长小于380nm）才能使其激发产生光生电子-空穴对，因此对可见光的响应低，导致太阳能利用率低（只利用约3〜5%勺紫外光部分）。
同时光生电子和光生空穴的快速复合大大降低了TiO2光催化的量子效率，直接影响到TiO2光催化剂的催化活性。
因此，提高光催化剂的量子效率和光催化活性成为光催化研究的核心内容。
通过科学工作者对二氧化钛的物质结构、制备方法、催化性能、催化机理等方面的深入系统的研究，这种快速高效、性能稳定、无毒无害的新型光催化材料在废水处理、有害气体净化、卫生保健、建筑物材料、纺织品、涂料、军事、太阳能贮存与转换以及光化学合成等领域得到了广泛应用。
1 TiO2光催化作用机理“光催化”从字面意思看，似乎是指反应中光作为催化剂参加反应，然而事实并非如此。
光子本身是一种反应物质，在反应过程中被消耗掉了，真正扮演催化剂角色的却是TiO2。
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)。
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究TiO2晶面调控改性研究随着纳米材料的广泛应用，对其表面结构和晶面的调控研究也越来越受到关注。
TiO2晶面调控改性研究是近年来的热点之一。
本文将针对TiO2晶面调控改性研究进行探讨，并分析其应用前景。
TiO2是一种重要的半导体纳米材料，具有优异的光电性能和化学稳定性，因此被广泛应用于太阳能光电转化、光催化和传感器等领域。
纯TiO2材料存在一些缺点，如光催化降解效率低和光吸收范围窄等。
对其进行晶面调控改性，能够有效提高其光催化性能和光吸收能力。
TiO2晶面调控改性研究主要包括两种方法：一是通过外界条件（温度、压力和溶液浓度等）来控制TiO2的晶面生长方向；二是在TiO2材料表面引入缺陷，改变其表面性质。
第一种方法是通过调控晶体生长的热力学平衡，使其更倾向于生长某一特定晶面。
这可以通过调节外界条件来实现，例如控制溶液温度和浓度、改变水热反应和溶胶-凝胶法的反应条件等。
第二种方法是通过引入掺杂物或者改变TiO2表面的化学结构来改变其晶面性质。
常用的方法包括掺杂杂原子（如N、F、S等）和改变表面氧化态（如还原TiO2表面等）。
TiO2晶面调控改性研究能够产生多种不同晶面结构的材料，从而实现对其光电性能的调控。
控制材料生长某一特定晶面能够提高其光催化降解效率和光电转化效率。
一些研究表明，生长特定晶面的TiO2纳米颗粒具有更高的表面活性位点密度和更短的光生电子-空穴对复合时间，从而提高了光催化效率。
调控TiO2晶面结构还可以改变其光吸收范围。
研究表明，某些晶面结构的TiO2材料具有宽波长光吸收的能力，这有助于提高材料在太阳能光电转化领域的应用。
TiO2晶面调控改性研究是一项具有潜力的研究领域。
通过调控TiO2晶面结构，可以提高其光催化性能和光吸收能力，从而拓宽其在太阳能光电转化、光催化和传感器等领域的应用。
随着研究的深入和技术的发展，相信TiO2晶面调控改性研究将取得更加丰硕的成果。
稀土离子掺杂改性TiO2光催化剂
稀土离子掺杂改性TiO2光催化剂*燕宁宁，张莹，吴晶，柳清菊*（云南省高校纳米材料与技术重点实验室，云南大学，云南昆明650091）摘要TiO2较宽的禁带宽度和低的量子转换效率限制了其实际的应用，对TiO2进行改性以克服上述两方面问题一直是光催化领域研究的重点。
稀土元素因其独有的电子结构和光学性质，在离子掺杂改性TiO2研究中受到重点关注。
本文主要介绍了稀土离子掺杂TiO2的改性机理，综述了稀土离子掺杂对TiO2的晶型、晶粒大小和光谱吸收的影响，总结了目前存在的问题及研究趋势。
关键词光催化活性稀土离子掺杂TiO2Research Progress on TiO2 Photocatalyst doped with RE ionsY an ningning, Zhang ying, Wu jing, LIU Qing-ju*(Yunnan Key laboratory of nanomaterials & technology, Yunnan University, Kunming 650091, China)Abstract: Titanium dioxide’s applications are limited for its wide band gap and low light quantum efficiency, so it is necessary to modify TiO2 to overcome the two problems. RE ions doping is one of the most effective methods to modify TiO2 for its unique electronic structure and optical properties. In this paper, the modification mechanism of TiO2 doped with RE ions are introduced mainly; the influences of modification with RE ions to the structure , size of crystal and the spectrum absorption are all summarized; meanwhile, the problems of the study on RE ions doping and the trend of the development are both summarized.Keywords: photocatalystic activity, RE ions doping, titanium dioxide0 引言自从Fujishima[1]等发现受紫外光照的TiO2具有光催化效应以来，以TiO2为代表的光催化材料受到了广泛关注和研究。
TiO2晶面调控改性研究
TiO2晶面调控改性研究TiO2是一种常见的二氧化钛材料，具有广泛的应用领域。
近年来，通过对TiO2的晶面调控和改性研究取得了显著的进展，为进一步提高TiO2的性能和应用开发提供了新的途径。
TiO2的晶面调控是指在合成过程中通过调控制备条件，使得所得的TiO2晶体主要表现出特定的晶面或晶面组合。
这种晶面调控对TiO2的物理和化学性质具有显著的影响。
通过不同晶面的选择和调节，可以实现对TiO2材料的光催化、电化学、光电性能等方面的调控。
选择高指数晶面可以提高TiO2的活性位点密度，从而增强光催化活性；选择特定的晶面可以调控TiO2的能带结构，改善光电转换性能。
晶面调控可以通过不同的合成方法来实现。
一种常见的方法是通过调节合成溶液的pH 值、温度和浓度等参数来控制晶面的形貌。
当溶液温度较高时，会导致晶体生长速度加快，晶面发育较差；而在特定的温度下，可以得到具有特定晶面的TiO2晶体。
另一种方法是通过添加特定的表面活性剂或模板剂，来引导晶体的生长方向和晶面选择。
除了晶面调控外，TiO2的改性研究也是近年来的热点。
传统的TiO2材料具有一些局限性，如宽带隙、高电子-空穴复合速率等。
为了克服这些局限性并提高TiO2的性能，人们通过各种方法对TiO2进行了改性。
常见的改性方法包括掺杂、表面修饰、纳米粒子修饰等。
通过将其他元素或化合物掺杂到TiO2晶格内，可以调整TiO2的能带结构，改善其光电性能。
表面修饰则是在TiO2表面添加一层薄膜或修饰剂，以改善其稳定性和催化活性。
纳米粒子修饰是将TiO2表面覆盖一层纳米粒子，以提高其光吸收能力和活性位点密度。
TiO2晶面调控和改性研究为提高TiO2的性能和应用开发提供了新的途径。
通过选择合适的晶面和合成方法，可以实现对TiO2性能的定向调控。
通过掺杂、表面修饰和纳米粒子修饰等方法，可以改善TiO2的性能，拓宽其应用领域。
目前TiO2晶面调控和改性研究还存在一些问题和挑战，如合成方法的控制、晶面表征方法的改进等。