二氧化钛吸附研究及应用概述

合集下载

《2024年纳米二氧化钛光催化及其在污水处理与分析检测中的应用研究》范文

《纳米二氧化钛光催化及其在污水处理与分析检测中的应用研究》篇一一、引言随着环境问题日益严重，污水处理成为了全球关注的焦点。

纳米二氧化钛（TiO2）作为一种重要的光催化剂，因其具有优异的物理化学性质和良好的光催化性能，在污水处理和分析检测领域得到了广泛的应用。

本文将重点探讨纳米二氧化钛光催化的原理及其在污水处理和分析检测中的应用研究。

二、纳米二氧化钛光催化的原理纳米二氧化钛光催化是一种利用光能驱动的化学反应过程。

当纳米二氧化钛受到光照时，其表面会产生光生电子和空穴对。

这些电子和空穴对具有极强的氧化还原能力，能够与吸附在催化剂表面的物质发生反应，产生一系列的氧化还原反应。

这些反应能够有效地降解有机污染物，使其转化为无害的物质，从而达到净化水质的目的。

三、纳米二氧化钛在污水处理中的应用（一）有机污染物的降解纳米二氧化钛光催化技术能够有效地降解水中的有机污染物，如染料、农药、油污等。

通过光催化反应，这些有机污染物被分解为无害的物质，如二氧化碳和水等。

此外，纳米二氧化钛还具有较高的催化活性和稳定性，能够在较宽的pH范围内发挥作用。

（二）重金属离子的去除除了有机污染物外，水中的重金属离子也是一项重要的污染源。

纳米二氧化钛光催化技术还可以通过吸附和还原作用去除水中的重金属离子，如铅、汞等。

这些重金属离子在光催化过程中被还原为无害的金属单质或沉淀物，从而达到净化水质的目的。

四、纳米二氧化钛在分析检测中的应用（一）水质检测纳米二氧化钛具有良好的光学性能和稳定性，可用于水质检测中作为光散射剂或荧光探针。

通过检测水样中纳米二氧化钛的光学性能变化，可以快速准确地检测出水中有机污染物的种类和浓度等信息。

（二）食品和药物检测除了水质检测外，纳米二氧化钛还可用于食品和药物检测中。

由于食品和药物中往往含有各种成分和添加剂，这些成分的准确测定对于保证食品安全和药物有效性具有重要意义。

纳米二氧化钛可作为一种高灵敏度的光学探针，用于检测食品和药物中的有害物质或有效成分。

绿色建筑光催化材料二氧化钛研究进展

绿色建筑光催化材料二氧化钛研究进展随着社会经济的发展和人们对环境保护意识的提高，绿色建筑已成为一种趋势。

绿色建筑是一种可持续性建筑，其设计和建造考虑了减少对环境的影响，提高建筑能源效率，提高室内环境质量等因素。

绿色建筑需要使用环保、健康的建筑材料，而光催化材料二氧化钛是一种很有潜力的材料，能够用于室内和室外环境的净化。

二氧化钛具有很高的光催化活性，在受到紫外线或可见光照射时能够吸收水中的氧和有机物质、微生物，将其分解为CO2和H2O，从而达到清洁水和空气的目的。

二氧化钛的光催化能力是由于其表面具有活性位点，通过吸附反应活化两种物质，从而产生自由基，进而分解有机污染物，因此用于绿色建筑中的光催化材料是探索和应用的热点。

二氧化钛的催化性能可以通过修饰或改性来提高。

硫化二氧化钛、掺杂二氧化钛、纳米二氧化钛和复合二氧化钛等是目前研究的热点。

硫化二氧化钛的光催化性能比纯的二氧化钛更优秀，因为硫是一种与光催化反应有关的活性物质。

掺杂二氧化钛一般通过在其晶格中引入其他金属离子，从而形成掺杂二氧化钛。

掺杂的离子会影响二氧化钛的电子结构及其表面性质，可以提高催化性能，让其可使用于室内环境净化中。

纳米二氧化钛的光催化性能也比纯的二氧化钛更优秀，因为小尺寸的纳米颗粒有更大的比表面积和更短的电子传输路径。

在光照区域内，纳米二氧化钛能较好地吸收光线，提高了催化效率。

复合二氧化钛材料是指将二氧化钛复合到另一种材料中，如氧化锌、氧化铜等，可以增强催化性能，同时还可以对催化剂的电子能级结构有所调整，改进催化剂在光催化中的性能。

此外，改进二氧化钛的制备方法也为提高其光催化性能提供了新途径。

目前常使用的方法有溶胶-凝胶法、沉淀法和水热法等。

溶胶-凝胶法是一种干燥和烧结过程多的制备方法，可控性较好，且可以制备出更细致的二氧化钛微粒，通常能够得到更高的催化性能。

水热法是指以水为溶媒将反应物反应时制备二氧化钛的方法，该方法不需要多次烧结和洗涤，工艺简单，适用于制备较小颗粒的二氧化钛，并且可制备出不同形貌的二氧化钛粒子，如球形、链形、管状等。

纳米二氧化钛 (TiO2)应用：水处理、催化剂载体、紫外线吸收等

纳米二氧化钛(TiO2)应用：水处理、催化剂载体、紫外线吸收等
二十世纪纳米技术兴起并迅速发展，由于纳米材料的独特性质使它在科学技术领域占据重要地位。

纳米二氧化钛(TiO2)具有许多的特殊性能比如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，从而使其与普通二氧化钛相比具有许多特殊性能。

纳米二氧化钛在水处理、催化剂载体、紫外线吸收剂、光敏性催化剂、防晒护肤化妆品、涂料填料、光电子器件等领域具有广泛的用途。

纳米TiO的制备方法有气相法、液相法。

目前，研究的一个热点是纳米TiO2 作为半导体光催化剂用于废水、废气的净化。

纳米TiO2 具有湿敏、气敏功能，如它对一氧化碳极为敏感，可用在传感器上，尽管我国对纳米二氧化钛的研究起步较晚，但是科技工作者们在其制备和应用上做了大量的工作和深入的研究，并取得了许多成果。

河北麦森钛白粉有限公司生产的纳米二氧化钛(光催化)(MS-GCA01)
产品性能：
本品光催化纳米二氧化钛外观为白色疏松粉末。

在可见光或紫外光的作用下具有很强的氧化还原能力，化学性能稳定，能将甲醛，甲苯，二甲苯，氨，氡，TVOC等有害有机物，污染物，臭气，细菌，病毒，微生物等有害有机物彻底分解成无害的CO2和H2O，并具有去除污染物，亲水性，自洁性等特性，性能持久，不产生二次污染。

本品适合于各种空气污染治理的光触媒喷剂，纳米抗菌涂料，污水处理(可将造纸厂，印染厂，酒精厂和化工厂等废水中的大分子有机物进行降解，使之变成CO2，H2O)纳米抗菌自洁纤维，电子材料等产品，产品比表面大，光催化效率高，分解有害气体速度快，本品吸收紫外线能力强范围广(280nm-460nm)。

二氧化钛纳米材料的应用

5二氧化钛纳米材料的应用现有的二氧化钛纳米材料的应用领域包括涂料，牙膏，防紫外线，光催化，光电，传感，和电致变色以及光色体–这些应用领域前景良好。

二氧化钛纳米材料通常有电子带隙，电子伏特大于3.0，在紫外线区域具有高吸收性。

二氧化钛纳米材料性能非常稳定、无毒、价格便宜。

由于其良好的光学和生物学性能，可应用于紫外线保护。

如果水表面接触角大于130 °或小于5 °，可将表面分别定义为超疏水或超亲水表面。

各种玻璃制品具有防雾功能，如镜子，眼镜，具有超亲水或超疏水表面。

例如，冯等人发现可逆超亲水性和超疏水性，可来回切换二氧化钛纳米薄膜。

用紫外光照射二氧化钛纳米棒薄膜时，光生空穴和晶格氧产生反应，表面氧空缺。

动力学上，水分子与这些氧空缺相协调，球形水滴沿纳米棒填补了凹槽，并且在二氧化钛纳米棒薄膜上分散，接触角约为0°- 这会导致超亲水二氧化钛薄膜。

羟基吸附后，表面转化成大力亚稳态。

如薄膜被放置在黑暗中，被吸附羟基逐渐取代了大气中的氧气，表面回到原始状态。

表面润湿度由超亲水转换成超疏水。

由于超亲水或超疏水表面，许多不同类型的表面具有防污、自洁性能。

电气或光学性质随吸附而产生变化，二氧化钛纳米材料也可用来作为各种气体和湿度传感器。

就未来的清洁能源应用而言，最重要的研究领域之一，是寻找高效电力和/或氢气材料。

如二氧化钛和有机染料或无机窄禁带半导体敏化，二氧化钛能吸收光，形成可见光区域，并将太阳能转换成电能，应用于太阳能电池。

Gratzel领导的小组，运用染料敏化太阳能技术，实现了将所有太阳能转换成电流，转换效率物10.6％电流。

人们广泛研究了二氧化钛纳米材料用于水分解和制氢，这是因为于水氧化还原时，其具有合适的电子能带结构。

二氧化钛纳米材料另外应用- 二氧化钛纳米材料与染料或金属纳米粒子敏化时，形成光致变色。

当然，二氧化钛纳米材料的众多应用之一是光催化分解各种污染物。

5.1光催化应用二氧化钛被认为是最有效的、无害环境的光催化剂，广泛用于各种污染物的降解。

二氧化钛光催化的机理及应用概要

N型半导体的能级
价带 P型半导体的能级
Ea Ev
光催化 TiO2的应用
• 1、空气净化 • 当前解决空气污染主要有物理吸附法(活性炭)、臭氧净化法、静电除尘法、负氧离子净化法等，但是这些方法自身都有着难以克服的弊端，所以一直难以大范围地推广使用。与其相比，利用纳米光催化TiO2净化空气则有如下优点：降解有机物的最终产物是CO2和H2O，没有其它毒副产物出现，不会造成二次污染；纳米微粒的量子
Ti自洁玻璃
空气净化
总结
• TiO2光催化氧化法是一种具有较好应用前景的技术，己有大量研究表明众多难降解有机物在光催化氧化作用下可有效去除或降解，已成为环境治理中的前沿领域及研究热点，但目前仍处于试验研究阶段，在实际废水处理工程中尚未出现成熟可用的工艺。随着TiO2光催化氧化法的研究不断深入，制备高效率的催化剂、选择合适的载体实现其固化和实用的光
The End
如果把分散在溶液中的每一颗TiO2粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子和空穴在电场的作用下分别迁移到TiO2表面不同的位置。TiO2表面的光生电子e-易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，而空穴h+则可氧化吸附于TiO2表面的有机物或先把吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成 · OH 自由基，· OH自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化水中绝大部分的有机物及无机污染物，将其矿化为无机小分子、 CO2和H2O等无害物质。
BACK
反应液中电子受体对催化活性的影响
• 如果反应液中存在一些电子受体能够及时与电子作用，通常能够抑制电子空穴的复合，如Elmorsi(2000)发现溶液中含10-3M的Ag+时，其光催化效率提高，原因在于 Ag+作为电子受体与电子反应生成金属银，从而减少了空穴——电子对复合的几率。

改性纳米二氧化钛对镍_吸附行为的研究和分析应用

冶金分析,2009,29(11):65268Metallurgical Analysis ,2009,29(11):65268文章编号:1000-7571(2009)11-0065-04改性纳米二氧化钛对镍(Ⅱ)吸附行为的研究和分析应用毛艳丽1,2,王远红2,罗世田3,张　奎2,闫永胜31(11江苏大学化学化工学院,江苏镇江　212013;21河南城建学院,河南平顶山　467001;31平顶山市建设工程质量监督站,河南平顶山　467001)摘　要:利用浸渍法对纳米TiO 2进行表面改性,制备出改性纳米TiO 2,并用扫描电镜(SEM )对其进行了表征。

以火焰原子吸收光谱法(FAAS )探讨了改性纳米TiO 2在静态吸附条件下对Ni (Ⅱ)的吸附性能,影响吸附和解脱的主要因素及Ni (Ⅱ)的吸附等温线,常见共存离子对Ni (Ⅱ)测定的影响,并做了再生实验。

结果表明:在p H 810,振荡5min ,静置12h 条件下,011000g 改性纳米TiO 2能定量吸附Ni (Ⅱ);10mL 4mol/L 硝酸作为解脱剂可使Ni (Ⅱ)定量解脱;改性纳米TiO 2对Ni (Ⅱ)的吸附性能良好。

该吸附剂已用于环境水样中Ni (Ⅱ)的测定。

关键词:改性纳米TiO 2;火焰原子吸收光谱法(FAAS );吸附;Ni (Ⅱ)中图分类号:O65216,O657131 文献标识码:A收稿日期:2008-10-28基金项目:国家自然科学基金(20877036),科技部基金资助项目(05C26213100474)作者简介:毛艳丽(1975-),女,博士生,主要从事环境化学及分析化学研究通讯联系人:闫永胜,男,教授,博士生导师;E 2mail :yys @ 适量的镍可以提高胰岛素的活性,降低血糖,但如果镍的量过多则会对人体造成损害,成为环境中的污染物[1]。

原子吸收光谱法测定环境样品中的痕量镍由于基体干扰严重,必须进行分离、富集等处理。

二氧化钛的催化原理

二氧化钛的催化原理
二氧化钛（TiO2）是一种常见的半导体材料，在催化领域具有重要的应用。

其催化原理主要涉及以下几个方面：
1. 光催化作用：二氧化钛具有广谱的光吸收能力，可以吸收紫外光和可见光。

当光子被吸收后，电子从价带跃迁到导带，产生带负电荷的电子和带正电荷的空穴。

这些电子和空穴参与化学反应，从而催化反应的进行。

2. 电子传递：被激发的电子和空穴可以在二氧化钛表面发生电子传递过程，其中电子通过导带传递到二氧化钛表面，并参与还原反应，而空穴则通过空穴传递到表面或溶液中，参与氧化反应。

这种电子传递过程为催化反应提供了动力学基础。

3. 晶格缺陷和表面缺陷：二氧化钛存在晶格缺陷和表面缺陷，其中晶格缺陷包括氧空位和钛间隙，表面缺陷包括氧空位和钛氧键断裂等。

这些缺陷位点可以吸附气体分子，提高反应物的吸附能力和活性，促进催化反应的发生。

4. 活性位点：二氧化钛表面存在不同的活性位点，如晶面、缺陷位点、边缘位点等。

这些活性位点具有不同的催化活性和选择性，可以有效地催化不同的反应。

综上所述，二氧化钛催化作用的原理可以归结为光催化作用、电子传递、晶格缺陷和表面缺陷以及活性位点的协同作用。

通过对这些催化原理的深入研究，可以更好地理解和优化二氧化钛在催化领域的应用。

纳米二氧化钛对 Tl（I）离子的吸附性能研究

纳米二氧化钛对 Tl（I）离子的吸附性能研究邓红梅;王耀龙;吴宏海;刘涛;张紫君;武高远;陈永亨【摘要】采用批处理吸附实验，研究了纳米二氧化钛（nano-TiO2）对水溶液中Tl（I）离子的去除及其初步机理．结果表明，nano-TiO2对 Tl（I）吸附随 pH 而增大，当 pH 大于等电点（6．0）时，Tl（I）离子被迅速吸附，pH ＝10吸附率达99％．nano-TiO2对 Tl（I）的吸附在30 min 内达到平衡，并满足准一级动力学方程．在温度为288、303、318 K 的条件下，Tl（I）初始浓度为10～1000 mg·L －1时，饱和吸附量分别为15．7、13．8、11．6 mg·g －1，符合Langmuir 吸附等温式．吸附过程的ΔG 和ΔH 均为负值，表明该过程是自发的放热过程．实验证明，TiO2是一种极具潜力的 Tl（I）的吸附剂．%Nanometer titanium dioxide (nano-TiO2 )removal of Tl(I)from aqueous solution and its preliminary mechanism were investigated by using the batch adsorption experiments.The adsorption of Tl(I)onto nano-TiO2 decreased with the increase of solution pH.When the pH of solution was higher than the isoelectric point (6.0),the adsorption was fast and adsorption efficiency reached up to 99% at pH1 0.The adsorption of Tl(I) onto nano-TiO2 reached equilibrium within 30 minutes and was fitted well by the pseudo-first-order model.Mo-reover,when the initial concentrations of Tl(I)in solution was 1 0 ~1 000 mg·L -1 ,the adsorption was fitted well by the Langmuir isotherm and at temperature 288,303,31 8 K the maximum adsorption of Tl(I)onto nano-TiO2 were up to 1 5.7,1 3.8,1 1 .6 mg·g -1 ,respectively.The value of ΔG and ΔH were negative during the adsorption,which showed that the adsorption of Tl(I)onto nano-TiO2 wasessentially an exothermic and spontaneous process.These results indicated that nano-TiO2 could be a very promising adsorbent for removal of Tl(I).【期刊名称】《广州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】7页(P17-23)【关键词】铊;纳米二氧化钛;动力学;等温线;热力学【作者】邓红梅;王耀龙;吴宏海;刘涛;张紫君;武高远;陈永亨【作者单位】广州大学环境科学与工程学院，广东广州 510006; 广州大学珠江三角洲水质安全与保护省部共建重点实验室，广东广州 510006;广州大学环境科学与工程学院，广东广州 510006; 华南师范大学化学与环境学院，广东广州510006;华南师范大学化学与环境学院，广东广州 510006;广州大学土木工程学院，广东广州 510006;北京大学深圳研究生院环境与能源学院，广东深圳518055;广州大学环境科学与工程学院，广东广州 510006; 广州大学珠江三角洲水质安全与保护省部共建重点实验室，广东广州 510006;广州大学环境科学与工程学院，广东广州 510006; 广州大学珠江三角洲水质安全与保护省部共建重点实验室，广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】X71铊（Tl）是一种稀有、分散重金属，它对哺乳动物的毒害作用远远大于Cu、Pb、Zn、Hg、Cd等常规重金属［1－2］.Tl在环境中有一价（Tl（I））和三价（Tl （III））2种价态［3］，Tl（I）形成的化合物通常具有更高的溶解度，更易于通过水体迁移进入其它环境介质中，因此，存在于环境中的Tl（I）比Tl（III）具有更高的危害性［2］.Tl易在骨髓、肾脏等器官内蓄积，一般症状为毛发脱落、胃肠道反应、神经系统损伤等，严重时会对机体造成永久性损伤，如肌肉萎缩、中枢神经系统损伤等［1］.Tl以其高毒性、强蓄积性愈来愈受到人们的重视.我国已于2011年正式将元素Tl列为《重金属污染综合防治“十二五”规划》中的重点防治对象之一.美国环保署规定Tl的含量，在饮用水中不得超过2μg· L－1，海水中不得超过4μg·L－1，工业废水中不得超过140μg·L－1［4］.近些年，随着矿山开采、重金属冶炼等工业开发规模的加大［5－7］，Tl对环境造成的污染也日益加重，污染水体事件时有发生.如2010年10月22日，广东北江水体发生Tl污染事件［8］，出水口的Tl浓度高达1 067μg·L－1，沿线所设12个断面中Tl浓度介于0.18～1.03μg· L－1，均超过国家地表水环境质量标准.因此，去除与控制环境中的Tl显得尤为重要.吸附法因其价格低廉，方法简单而被广泛应用于重金属的去除.目前针对T1的吸附去除的吸附材料包括活性炭［9］、木屑［10］、聚丙烯酰胺［11］、沸石［12］、地质材料［13］和水合二氧化锰［14］等.随着纳米材料的兴起，一些学者探索利用多壁碳纳米管和纳米二氧化钛（nano-TiO2）吸附去除水中Tl（I）和Tl（III）［15－17］，吸附速度快，吸附容量较高.而仅有ZHANG等［17］研究了锐钛型TiO2对Tl（III）的吸附性能，并未见Tl（I）的报道.因此，本文研究了nano-TiO2对Tl（I）的吸附规律，考察溶液的pH、离子强度、投加量、时间、Tl（I）的初始浓度和温度等不同因素对吸附的影响，同时还分析了吸附过程的热力学和动力学，探讨了nano-TiO2的吸附机理，以期为水体和土壤Tl污染治理和修复提供一定的科学依据.1.1 材料和试剂二氧化钛（TiO2），购自于阿拉丁（上海）试剂有限公司，没有做进一步的提纯处理.NaNO3、NaOH和HNO3购自于广州化学试剂厂.实验所用的药品均为分析纯.TI（I）储备液用TlNO3（Acros，Belgium）和二次去离子水配制.1.2 仪器pH计（Sartorius pH-10）；火焰原子吸收分光光度计（FAAS，SHIMADZU AA-6800，Japan）；X射线衍射仪（PANalytical X’pert）；比表面积和孔径采用BET法［18］；阳离子交换量采用BaCl2-H2SO4方法［19］；电荷零点（pHzpc）采用电位滴定法［20］.1.3 吸附实验nano-TiO2对Tl（I）的吸附实验在室温下进行，以0.01 mol·L－1NaNO3为支持电解质，配制浓度为2.5 g·L－1的TiO2悬浊液，用0.01 mol· L－1NaOH和0.01 mol·L－1HNO3调节悬浊液的pH，使悬浊液的pH在吸附前后变化不超过±0.1.吸取20 mL悬浊液于50 mL聚丙烯管中，加入一定量Tl标准储备液，使得加入后聚丙烯管中溶液Tl（I）浓度为20 mg·L－1.在303 K条件下，振荡24 h，4 500 rpm离心5 min，0.45μm滤膜过滤，滤液采用火焰原子吸收分光光度计测试.测试条件：波长276.8 nm，光谱带宽0.5 nm，灯电流为8 mA.每组3个平行样品，结果取其平均值.管壁吸附经实验验证可以忽略不计.计算吸附容量和吸附率（adsorption efficiency）如下公式：式中：C0和C分别为Tl（I）的初始浓度和剩余浓度，mg·L－1；m为吸附剂使用量，mg；V为溶液体积，L.1.4 脱附实验脱附实验采用NaNO3为背景，以验证TiO2吸附过程发生的位置和结合的紧密程度.移除15 mL吸附后的上清液，加入15 mL的0.01 mol·L－1NaNO3溶液，然后，在303 K的温度下，振荡2 h，离心（4 500 rpm）5 min，0.45μm过滤.实验重复5次，滤液上机测试.脱附率（Desorption efficiency）的计算公式如下：1.5 数据分析方法（1）动力学分析方法吸附动力学取决于吸附质-吸附剂之间的相互反应和实验条件.为了更好的解释吸附剂与Tl（I）之间可能的吸附机制，本文使用拉格朗日（Lagergren）准一级动力学模型［21］、准二级动力学模型（Ho）模型［22］拟合了动力学实验数据. Lagergren准一级动力学方程［21］：Ho准二级动力学方程［22］：式中：k1、k2是吸附速率常数，min－1、g·mg－1·min－1；qt是t时间的吸附量，mg·g－1；qe是平衡吸附容量，mg·g－1.（2）吸附等温线数据分析方法本文对Tl（I）吸附数据分别使用了2种最常用的吸附等温线，模型分析如下：①Langmuir模型［23］是基于假设：吸附为单分子层吸附，而且被吸附上的吸附质分子之间没有相互作用，线性方程式如下：②Freundlich模型［24］一般应用在不均匀表面发生的多分子层吸附和非理想吸附中，吸附剂表面的被吸附分子存在吸附热分布不均匀的相互反应，线性方程式如下：式中：qe为吸附容量，mg·g－1；Ce为平衡浓度，mg· L－1；qmax为最大吸附容量，mg·g－1；Langmuir方程中的kL值是与吸附能有关的吸附平衡常数，L· mg－1；Freundlich方程中的n值也可以作为重金属吸附力强度的指标，n＜1代表此条件有利于吸附. kf为平衡常数，mg·g－1.（3）热力学数据分析方法热力学数据可以表现出吸附的本质能量变化信息.焓变（ΔH），熵变（ΔS）和吉布斯自由能函数变（ΔG）可以利用不同温度下的吸附数据通过以下公式计算出来：式中：Kc是平衡常数，R为气体常数，T为绝对温度.根据式（9）由不同温度下的吸附平衡常数Kc计算出ΔG的数值，以ΔG－T做线性回归，通过直线的斜率和截距求得焓变ΔH和熵变ΔS.2.1 nano-TiO2的理化性质nano-TiO2比表面积和孔径分别为112.7 m2· g－1和10.2 nm；阳离子交换为22.5 meq·100 g－1；电荷零点（pHzpc）为6.0.nano-TiO2的X射线图谱如图1.在2θ角度值为25.29°、37.98°、48.03°、53.92°、55.06°、62.68°，有6处峰较明显，分别对应101、004、200、105、211、204晶面，与锐钛型TiO2的标准图谱（JCPDS 89-4921）对比吻合，可以证明该材料为锐钛型TiO2，其粒径大小约为6.4～12.1 nm.2.2 离子强度对nano-TiO2吸附Tl（I）的影响离子强度是影响吸附的重要因素，图2为不同离子强度下（NaNO3浓度，0～1.0 M），nano-TiO2对Tl（I）吸附容量的变化曲线.Nano-TiO2对Tl（I）吸附容量在实验范围内，随着离子强度的增大先逐渐减小后趋于稳定，但下降幅度不大.研究结果表明，总体上nano-TiO2对Tl（I）的吸附都在一定程度上受到了抑制，吸附率下降，但影响不大.因此可以推测nano-TiO2对Tl（I）的吸附包括离子交换吸附，但离子交换的程度不大.进一步说明nano-TiO2对Tl（I）的吸附主要是通过其表面负电荷与Tl（I）的静电吸引作用.2.3 pH对nano-TiO2吸附Tl（I）的影响pH是影响金属离子在金属氧化物上的吸附量的重要因素，因为溶液的pH影响nano-TiO2表面点位的分布规律［17］.图3表示，nano-TiO2的吸附容量随着pH的变化曲线，在pH 2～10时，Tl在水溶液中主要以TI（I）存在.在高pH下，nano-TiO2表面的OH－提供了吸附的点位，而降低pH则导致nano-TiO2表面负电荷减少，使得吸附容量降低.其原因可能如下：①在零点电荷pH＝6.0时，nano-TiO2的表面不带电.当pH＜6.0，nano-TiO2的表面带正电荷，这增强了nano-TiO2与TI（I）的静电力，并且溶液中的H＋与Tl＋相互竞争nano-TiO2表面的可结合位点，所以吸附较慢；②当pH高于nano-TiO2的等电点时，nano-TiO2表面带负电荷，Tl（I）离子被迅速吸附；③在pH＝8时，吸附效率大于80%，吸附容量为17.88 mg·g－1；而pH ＝10时，吸附效率已达99%，吸附容量为21.11 mg·g－1，吸附趋于完全.实验表明，nano-TiO2的吸附效果碱性条件比酸性条件好.此外，也可能由于在高pH条件下Tl（I）与OH－结合，形成TlOH或Tl2O沉淀（Ksp分别为－12.92、－27.09），又由于TiO2的比表面积大，从而能够吸附更多的Tl（I）.ZHANG等［17］的研究表明，锐钛型TiO2对Tl（III）的吸附率随pH的增大而增大，与本文一致.2.4 投加量对nano-TiO2吸附Tl（I）的影响投加量是影响nano-TiO2吸附Tl（I）的因素之一，实验结果见表1.吸附率随投加量增大而增大，吸附容量反之，其中吸附率或者吸附容量均发生由快到慢的变化，并趋于平缓.吸附剂用量为5.0 g·L－1时，吸附效率高达81.5%.结果表明：①投加量小，重金属能轻易的吸附在吸附剂上.投加量多时，吸附剂过度拥挤，重金属很难到达吸附点位，形成固体浓度效应；②大量的吸附剂可能造成团聚，从而减少整体表面积以及增加重金属到达吸附点位的距离，形成固体团聚效应［25］，从而造成了吸附率不断升高，但很难达到吸附完全.2.5 时间对nano-TiO2吸附Tl（I）的影响研究不同的接触时间（5 min～24 h）对Tl（I）的影响见图4.在吸附开始的前5 min，吸附量增加较为迅速，在接下来的20 min内，吸附量增加缓慢，然后在30 min之后达到平衡，表明该吸附反应是快速吸附过程.因此对nano-TiO2来说，意味着Tl（I）与TiO2表面的负电荷相互吸引［26］，并且吸附过程迅速.将实验数据根据式（4）、（5）进行线性拟合，所得纳米TiO2的动力学参数和相关系数见表2.由表2可见，准一级动力学模型的相关系数r2比准二级动力学模型的更高.这意味着准一级动力学模型能更好的描述Tl（I）在nano-TiO2上的吸附动力学.准一级动力学模型的计算平衡吸附量与实验值相接近也同样能说明这点.2.6 等温吸附曲线和热力学研究不同温度（288，303，318 K）条件下，nano-TiO2对Tl（I）吸附的影响见图5.温度降低能显著增强Tl（I）在nano-TiO2上的吸附量.在288 K时nano-TiO2的吸附量为15.7 mg·g－1，而升高温度到318 K时，nano-TiO2的吸附容量仅为12.7 mg· g－1.说明纳米TiO2对Tl（I）的吸附是放热过程.表3列出了3种不同温度下，Tl（I）在nano-TiO2上的Langmuir，Freundlich 吸附等温线模型拟合吸附参数.总体来看，2种吸附模型中Langmuir模型的相关系数r2（＞0.99）最大，也就是说TiO2在3种不同温度时的吸附Tl（I）过程较符合Langmuir模型.这意味着吸附主要为单层吸附，而表中nano-TiO2的Freundlich常数n＞1说明吸附是容易进行的，并且发生少量的多层吸附［27］. 通过Langmuir方程计算出的最大吸附容量出现在288 K，结果为16.1 mg·g－1.ZHANG等［17］在Tl（III）浓度为1～35 mg·L－1时，nano-TiO2的最大饱和吸附量为4.87 mg·g－1.可以表明锐钛型nano-TiO2对Tl的2种价态均有一定吸附作用.另一个值得注意的因素是温度的变化.因此，引入热力学参数评价温度对吸附的影响，结果见表4.由表4可知，nano-TiO2的ΔH＜0的，说明其吸附Tl（I）是放热反应，这与吸附等温线的结果是一致的.负的吉布斯函数变ΔG表明nano-TiO2吸附Tl（I）过程均可自发进行.除此之外，nano-TiO2吸附Tl（I）的ΔG随着温度的增加而较大幅度的降低，表明温度较高时吸附效率更高，这也与等温吸附实验结果相符.ΔS＞0，说明随着温度的增加熵值增加，即体系的紊乱度增加（物理吸附紊乱度减小）.2.7 脱附实验脱附实验进行5次，其结果见图6.nano-TiO2第1次脱附率为45%，而在第3次就达到脱附平衡（59%）.以上结果表明，被nano-TiO2吸附的Tl（I）可以很容易被解吸下来，这同样能反映出静电吸引是主要的吸附机制.（1）离子强度对吸附基本没有影响，在0.01 mol·L－1时吸附量稍大.（2）pH增加有利于nano-TiO2的吸附.当pH高于nano-TiO2的等电点（5.96）时，吸附率大幅度提高；pH＝10时吸附率达99.5%.（3）nano-TiO2能较快的吸附Tl（I），在30 min即能基本吸附完全.准一级动力学方程拟合效果好，r2达0.99以上.（4）在288，303，318 K 3温度下，nano-TiO2对Tl（I）的吸附随着温度的升高而降低，属于放热反应，并且均符合Langmuir吸附等温式.【相关文献】［1］GALVÁN-ARZATE S，SANTAMARIA A.Thallium toxicity［J］.Toxicol Lett，1998，99（1）：1-13.［2］ CHEAM V.Thallium contamination of water in Canada［J］.Water Qual Res JCan，2001，36（4）：851-877.［3］ LAN C H，LIN T S.Acute toxicity of trivalent thallium compounds to Daphniamagna ［J］.Ecotox Environ Saf，2005，61：432-435.［4］ NTIS（National Technical Information Service）USEPA.Ambient water qualitycriteria for thallium［Z］.EPA 440／5-80-074.U.S.1980.［5］邓红梅，陈永亨，刘涛，等.铊在土壤－植物系统中的迁移积累［J］.环境化学，2013，32（9）：1749-1757.DENG H M，CHENG Y H，LIU T，etal.Study on the translocation and accumulation of thallium in soil-plant system［J］. Environ Chem，2013，32（9）：1749-1757.［6］ XIAO T F，YANG F，LISH，et al.Thallium pollution in China：A geo-environmental perspective［J］.Sci Total Environ，2012，421-422：51-58.［7］ YANG C X，CHEN Y H，PENG P A，et al.Distribution of natural and anthropogenic thallium in highly weathered soils［J］.Sci Total Environ，2005，341：159-172.［8］陈少飞.北江原水铊污染应急处理技术应用实例［J］.城镇供水，2011，6：41-44. CHENG SF.A pilot of emergency treatment technology application inwater thallium pollution in Beijiang River［J］.City Town Water Suppl，2011，6：41-44.［9］ EYDE D，JOHNSON T，HANLEY ing CABSORB ZS500RW for remediation of thallium in contaminated effluents，In：Adsorption，ion exchange，and solvent extraction：Adsorption II［C］∥127th TMSAnnual Meeting，Warrendale，PA.1998. ［10］SAIMA Q M，NAJMA M，AMBER R S.Sawdust：A green and economical sorbent for thallium removal［J］.Chem Eng J，2008，140（1／3）：235-240.［11］ZEYNEPM S，ENOL U U.Thallium adsorption onto polyacryamide-aluminosilicate composites：A Tl isotope tracer study［J］.Chem Engin J，2010，162（1）：97-105. ［12］ALARIFIA，HANAFIA.Adsorption of cesium，thallium，strontium and cobalt radionuclides using activated carbon［J］.J AtMol Sci，2010，1（4）：292-300.［13］LIU J，LIPPOLOD H，WANG J.Sorption of thallium（I）onto geologicalmaterials：Influence of pH and humicmatter［J］. Chemosphere，2011，82（6）：866-871. ［14］邓红梅，王耀龙，吴宏海，等.γ-MnO2对Tl（I）的吸附性能［J］.环境科学研究，2015，28（1）：103-109.DENG H M，WANGY L，WU H H，etal.Characteristics of Tl（I）adsorption onγ-MnO2［J］.Res Environ Sci，2015，28（1）：103-109.［15］PU Y B，YANG X F，ZHENG H，et al.Adsorption and desorption of thallium（I）on multiwalled carbon nanotubes［J］. Chem Engin J，2013，219：403-410.［16］REHMAN S，ULLAH N，KAMALIA R，etal.Study of thallium（III）adsorption ontomultiwall carbon nanotubes［J］.New Carbon Mater，2012，27（6）：409-415. ［17］ZHANG L，HUANG T N.Sorption of thallium（III）ions from aqueous solutions using titanium dioxide nanoparticles［J］. Microchim Acta，2009，165：73-78.［18］张晓明，袁丹.新型比表面积测定仪在检测中的应用［J］.计量与测试技术，2011，38（12）：21-23.ZHANG X M，YUAN D.New surface area analyzer in the detection［J］.Metrol Measur Tech，2011，38（12）：21-23.［19］王富华.应用BaCl2-MgSO4法测定土壤阳离子代换量的研究［J］.华中农业大学学报，1992，11（4）：353-357.WANG F H.Studies on determining cation exchange capacity with BaCl2-MgSO4method ［J］.JHuazhong AgriUniv，1992，11（4）：353-357.［20］ZHUANG J，YU G R.Effects of surface coatings on electrochemical properties and contaminant sorption of clay minerals［J］.Chemosphere，2002，49（6）：619-628. ［21］LAGERGREN S.Zur theorie der sogenannten adsorption gel ster stoffe［J］.Kungliga Svenska Vetenskapsakad Handl，1898，24：1-39.［22］HO Y S，MCKAY G.A comparison of chemisorption kinetic models applied to pollutant removal on various sorbents［J］. Trans Ichem E，1998，76：332-340.［23］LANGMUIR I.The constitution and fundamental properties of solids and liquids.Part I.Solids［J］.JAmer Chem Soc，1916，38（11）：2221-2295.［24］FREUNDLICH H.Uber die absorption in losungen［J］.Z Phys Chem，1906，57：385-470.［25］LAW S，TURNER A.Thallium in the hydrosphere of south west England［J］.Environ Pollut，2011，159（12）：3484-3489.［26］GHAEDIM，HASSANZADEH A，KOKHDAN SN.Multiwalled carbon nanotubes as adsorbents for the kinetic and equilibrium study of the removal of Alizarin Red Sand Morin［J］.JChem Engin Data，2011，56：2511-2520.［27］YU L J，SHUKLA SS，DORRISK L，et al.Adsorption of chromium from aqueous solutions bymaple sawdust［J］.JHazard Mater，2003，100：53-63.。

煤中的二氧化钛

煤中的二氧化钛1.引言1.1 概述煤中的二氧化钛是指在煤中存在的二氧化钛化合物。

随着科学技术的不断发展，人们对煤中的二氧化钛的研究逐渐加深，发现煤中的二氧化钛具有一些特殊的性质和应用价值。

本文将对煤中的二氧化钛的发现与性质以及其应用进行详细的探讨。

首先，我们将介绍煤中的二氧化钛的发现与性质。

煤中的二氧化钛最早是在科学家进行煤样分析时发现的。

通过分析煤中的化学成分和结构，科学家们发现煤中含有二氧化钛的化合物，其成分主要为TiO2。

此外，煤中的二氧化钛的性质也备受关注。

研究表明，煤中的二氧化钛是一种具有高度晶体结构的稳定化合物，具有较高的熔点和热稳定性。

此外，煤中的二氧化钛还具有一些特殊的光学、电学和化学性质，这些性质使得它在不同领域有着广泛的应用前景。

接下来，我们将介绍煤中的二氧化钛的应用。

煤中的二氧化钛在能源领域有着重要的应用价值。

一方面，煤中的二氧化钛可以用作催化剂，参与煤的转化过程，提高煤的能源转化效率。

另一方面，煤中的二氧化钛还可以用作光催化剂，利用太阳能将煤中的有机物转化为可再生能源。

此外，煤中的二氧化钛还可以用于环境保护领域。

研究发现，煤中的二氧化钛可以吸附和分解有害气体，如二氧化硫和氮氧化物，从而净化空气。

此外，煤中的二氧化钛还可以用于水处理、催化氧化和电化学领域等。

综上所述，煤中的二氧化钛作为一种特殊的化合物，在能源和环境保护等领域具有重要的应用价值。

对煤中的二氧化钛的深入研究和应用，将有助于推动相关技术的发展，促进资源的有效利用和环境的改善。

同时，未来我们还需进一步探索煤中的二氧化钛的瑞尼斯特难题并解决其应用过程中的挑战，以促进其在更广泛领域的应用。

1.2文章结构文章结构:在本文中，我们将按照以下结构展开对煤中的二氧化钛的讨论。

首先，我们将在引言部分概述本文要讨论的主题，即煤中的二氧化钛。

接着，我们将介绍本文的目的，即为什么要研究煤中的二氧化钛。

在正文部分，我们将首先探讨煤中的二氧化钛的发现与性质。

纳米二氧化钛的制备及其在环保领域的应用

纳米二氧化钛的制备及其在环保领域的应用纳米二氧化钛的制备及其在环保领域的应用一、引言地球资源的有限性和环境问题的日益严重，使得环保领域的研究与应用成为了当下的热点。

作为一种具有良好光催化活性和化学稳定性的纳米材料，纳米二氧化钛因其卓越的性能而备受关注，并在环保领域显示出广泛的应用前景。

二、纳米二氧化钛的制备方法纳米二氧化钛的制备方法有多种，常见的有溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法、水热-溶胶凝胶法等。

下面将介绍一种常用的制备方法——溶胶-凝胶法。

首先，将钛酸四酯等钛源溶解于适量氯化氢水溶液中。

然后进行水解反应，控制反应温度和pH值，使得溶液中的钛离子发生水解生成氢氧化钛。

接着通过酸加热处理或直接加热，使氢氧化钛凝胶生成金红石型TiO2固体。

最后，经过洗涤、过滤、烘干等步骤，得到纳米二氧化钛粉末。

三、纳米二氧化钛在清洁能源领域的应用1.光催化降解有机污染物纳米二氧化钛具有优异的光催化活性，可以利用光照将有机污染物降解为无害物质。

然而，纳米二氧化钛本身的光吸收范围主要集中在紫外光区域，限制了其在可见光区域的光催化活性。

为了解决这一问题，研究者们通过掺杂、修饰等方法，对纳米二氧化钛进行改进，提高其在可见光区域的光吸收能力。

例如，将纳米二氧化钛与纳米碳管复合，形成TiO2/N-CNT异质结构，提高了纳米二氧化钛的吸光性能，使其具备了可见光催化降解有机污染物的能力。

2.光催化水分解产氢利用纳米二氧化钛的光催化性质，通过光照反应将水分解为氧气和氢气，可作为一种清洁的氢能源生成方法。

研究者通过改变纳米二氧化钛的结构和形貌，提高其光催化水分解的效率。

例如，将纳米二氧化钛与金属催化剂负载在载体上，形成复合材料，可以增强材料的光催化性能。

此外，通过表面修饰纳米二氧化钛，改变其表面电子结构，也可提高光催化水分解的效率。

四、纳米二氧化钛在污水处理领域的应用1.有机污染物的去除纳米二氧化钛对有机污染物具有较好的光催化降解性能。

二氧化钛的作用与功效

二氧化钛的作用与功效二氧化钛是一种广泛应用于许多领域的重要材料。

它具有多种作用和功效，包括光催化、防紫外线、杀菌消毒、自洁、净化空气和防腐等。

本文将详细介绍二氧化钛的功效与作用。

一、光催化二氧化钛具有良好的光催化性能，可以利用光的能量将有害物质分解为无毒的物质。

这得益于它在紫外光照射下产生的激发态电子能够与氧分子结合，形成具有强氧化能力的超氧根离子和氢氧自由基，从而分解附着在表面的有机物、细菌和病毒等。

光催化广泛应用于水处理、空气净化以及环境污染治理等方面。

二、防紫外线二氧化钛具有良好的防紫外线性能，可以吸收或反射太阳中的紫外线，从而有效保护人体免受紫外线辐射的伤害。

这主要归功于二氧化钛的能隙结构可以吸收短波长的紫外线，同时又能反射长波长的紫外线。

因此，许多防晒霜、防晒服装和太阳眼镜等产品都添加了二氧化钛。

三、杀菌消毒二氧化钛具有优异的杀菌消毒能力。

在光催化作用下，二氧化钛能产生自由基和氧化物，能够破坏细菌和病毒的细胞膜，从而杀死或抑制它们的生长。

这使得二氧化钛成为一种理想的杀菌剂，在医疗设备、饮用水处理、纺织品抗菌等领域有广泛的应用。

四、自洁二氧化钛具有自洁能力，能够通过阳光照射分解吸附在其表面的污染物，保持表面的清洁。

这得益于二氧化钛的光催化性能，光照下的二氧化钛可以产生活性氧物种，分解附着在表面的有机物和污染物，从而实现自洁效果。

因此，二氧化钛广泛应用于建筑材料、玻璃、陶瓷等产品的涂层中，以提高其自洁性能。

五、净化空气二氧化钛可以通过光催化氧化有害气体和挥发性有机物，净化空气质量。

空气中的有害气体和挥发性有机物会吸附在二氧化钛表面，并经过光照下的氧化反应降解成水和二氧化碳等无害物质。

这使得二氧化钛成为一种理想的空气净化材料，广泛应用于中小型空气净化器、室内装修材料、汽车内饰等领域。

六、防腐二氧化钛能够提供有效的防腐保护。

在涂料和塑料中添加二氧化钛可以提高其耐久性和抗老化性能，延长产品的使用寿命。

二氧化钛高温催化剂作用

二氧化钛高温催化剂作用二氧化钛高温催化剂是一种常见的催化剂，具有广泛的应用领域。

它在高温条件下能够促进化学反应的进行，提高反应速率和效率。

本文将从催化剂的定义、二氧化钛的结构与性质、高温催化剂的作用机理以及应用领域等方面对二氧化钛高温催化剂进行详细介绍。

催化剂是一种能够改变化学反应速率的物质，它通过提供反应路径上的一个更低的能垒，降低了反应的活化能，从而加速反应速率。

催化剂在反应过程中不会被消耗，可以重复使用。

催化剂的选择对于提高反应效率和降低能耗具有重要意义。

二氧化钛（TiO2）是一种常见的催化剂材料，具有独特的结构和性质。

它是一种无机化合物，由钛和氧两种元素组成。

二氧化钛的结构有多种形式，常见的有纳米晶相、金红石相、锐钛矿相等。

不同的晶相结构对催化性能有着重要影响。

此外，二氧化钛还具有高热稳定性、良好的光催化性能和化学稳定性等特点，这些特性使其成为一种优良的高温催化剂。

在高温条件下，二氧化钛高温催化剂发挥着重要的作用。

首先，二氧化钛高温催化剂能够提供更多的活性位点，增加反应物与催化剂之间的接触面积，从而促进反应的进行。

其次，二氧化钛高温催化剂具有较高的热稳定性，能够在高温下保持催化剂的活性，提高反应的选择性和产率。

此外，二氧化钛高温催化剂还具有较好的抗中毒性能，能够在存在有害物质的环境中稳定工作。

二氧化钛高温催化剂的作用机理主要包括吸附、活化和转化三个步骤。

首先，反应物分子在催化剂表面被吸附，并与催化剂发生相互作用。

吸附过程中，反应物分子的键能发生变化，从而使反应物分子更容易发生反应。

然后，吸附的反应物分子被激活，形成活性中间体。

活化过程中，反应物分子与催化剂之间的键发生断裂和形成，从而产生新的物质。

最后，活化的反应物分子发生转化，生成产物。

转化过程中，活性中间体与其他反应物或催化剂发生反应，形成最终产物。

二氧化钛高温催化剂在许多领域都有重要应用。

首先，它在能源领域中用于催化合成气的制备、甲烷部分氧化等反应。

二氧化钛吸附研究及应用概述

二氧化钛吸附研究及应用概述江默语（昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明 650093）摘要：近年来，随着理论计算方法的发展和计算能力的提高，以及纳米技术的发展，借助投射电镜等各种研究设备，人们对二氧化钛(TiO2)的了解逐渐加深。

二氧化钛(TiO2)由于其具有的独特性质，开始在光催化、CO氧化以及太阳能电池等多个领域被广泛应用。

尤其是对二氧化钛(TiO2)吸附以及催化特性的研究与应用，在环境污染治理、医学研究、化工等领域具有不可替代的作用。

关键词：二氧化钛，表面吸附，镉离子污染，有机物污染Research and Applications of Titanium Dioxide AdsorptionJIANGmo-yu(School of Materials and Engineering, Kunming University of Science andTechnology, Kunming, 650093, China)Abstract:Recently, with the development of theoretical calculation method, calculation ability and nanotechnology , scientists are getting to know more about Titanium dioxideunder the help oftransmission electron microscope. Titanium dioxide, due to its unique properties, is playing an important part in photochemical catalysis, oxidization of carbonic oxide and the development of solar cell. Specially,studies about externaladsorption andCatalytic properties of Titanium dioxide, is becoming more and more important in pollution administration, medical research, chemical industry and so on.Keywords: Titanium dioxide,externaladsorption, Cadmium ionpollution, organic pollution0引言纳米二氧化钛是指粒径尺寸在100nm以内的粒子,由于其粒子尺寸小、比表面积大,表面能表面张力随粒径的下降急剧增大而使其具有一系列新异的物理化学性质,如量子效应、体积效应表面效应等,在净化水体和空气等方面起着重要的作用。

壳聚糖/二氧化钛复合物的制备与吸附研究

配置不同浓度的亚甲基蓝溶液，移液管移 10 mL不同浓度的亚甲基蓝溶液于不同的离心管中，后用电子天平准确称取0.05 g复合物粉末分别
加入离心管中，将离心管放入气浴恒温振荡器
在中速、室温下，震荡24 h。之后取出离心，取
上层清液在亚甲基蓝的最大吸收波长处（ 664
将钛酸丁酯 (Ti(OC4H9)4)17 mL和无水乙醇 (C2H5OH)80 mL在磁力搅拌下均匀混合成溶液 A；将冰醋酸15 mL、95%乙醇85 mL在磁力充分搅拌30 min混合得B溶液。在磁力搅拌下将溶液 A慢慢滴到溶液B中，并持续搅拌60 min成透明均匀的TiO2溶胶，然后在自然条件下放置至形成凝胶。在105 ℃下放于烘箱中烘干后，碾细成粉末。最后，将碾碎粉末放入马弗炉中在500 ℃下灼烧2 h得TiO2多孔有序材料。 1.3 试样制备
表1 Langmuir和Freundlich吸附等温线相关参数
Q0 b r kF n r
2.4 比表面积（BET）的测定为了弄清 TiO2/CHS复合物比 TiO2的吸附强的
原因，我们测定TiO2和TiO2/CHS的比表面积。其中
80
环境保护科学
第43卷
TiO2的比表面积为 78.44 m2/g，TiO2/CHS为： 98.23 m2/g。通过复合TiO2的比表面积稍有提高。 TiO2/CHS复合物和TiO2的氮气吸附等温线见图4。
Abstract: In this paper, ordered porous TiO2 materials were prepared by use of the sol-gel method and TiO2/CHS compound

二氧化钛光催化抗菌材料的研究与应用

氧化钛光催化抗菌材料的研究与应用摘要：本文主要介绍了二氧化钛（TiO2 ）光催化材料的基本结构、特点、抗菌机理、杀菌原理、以及提高其杀菌性能的方法。

尤其是作为抗菌剂在各个领域中的应用。

并对其在生活中的一些应用前景作了简要评述。

关键词：二氧化钛抗菌材料光催化应用随着社会的发展、科技的进步、文化水平的提高，人们的健康的意识也随之加强。

大多疾病是由细菌、霉菌等作为病原菌侵入人类和动植物发生的一系列反应而引起的，影响人们的健康，甚至危及生命，微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败，带来重大的经济损失，因此，具有杀菌和抗菌效应的商品越来越受到人们的关注。

一般来说，抑制细菌增强和发育的性能称为抗菌，杀死细菌或接近无菌状态的性能称为杀菌，具有抗菌或杀菌功能的材料通称为抗菌材料。

人工合成的抗菌材料可分为无机和有机两大类，由于有机类抗菌材料存在抗菌性较弱，耐热性、稳定性较差，自身分解产物和挥发物可能对人体有害，不适合用于高温加工等缺点，限制了其使用，并逐渐被无机类的抗菌材料所替代[1]。

传统的无机类抗菌剂由银、铜、锌等金属离子担载于沸石、磷酸错、易熔玻璃、硅胶、活性炭等载体组成。

近年来，以二氧化钛为代表的光催化材料得到了广泛的研究，由于Ti0 2 光催化抗菌材料作用效果持久，并且二氧化钛本身价廉、无毒、化学稳定性好[2]，利用太阳光、荧光灯中含有的紫外光作激发源就可具有抗菌效应，并且具有净化空气、污水处理、自清洁等光催化效应，其抗菌过程简单描述为：二氧化钛在大于禁带宽度能量的光激发下，产生的空穴或电子对与环境中氧气及水发生作用，产生的活性氧等自由基与细胞中的有机物分子发生化学反应，进而分解细胞并达到抗菌目的[3]。

此外，这些活性氧基团不仅能迅速、彻底杀灭细菌，还能降解内毒素等细胞裂解产物、其它有机物及化学污染物，使之完全矿化，具有其它抗菌材料不可比拟的优点[4-9]。

在抗菌方面展示了广泛的应用前景，已成为新一代的无机抗菌净化材料。

物理学毕业论文---TIO2表面氧吸附特性研究

毕业论文2011届TiO2表面氧吸附特性研究学生姓名学号院系数理信息学院专业物理学指导教师完成日期2011年5月10日TiO2表面氧吸附特性研究摘要要获得氧吸附量与温度、氧分压的理论变化规律，首先要根据经典的统计理论，并要吸附量的理论模型。

在活化能Ea=0.30eV的情况结合麦克斯韦速率分布得出吸附过程中O2对氧气吸附的温度敏感区域在120—410K之间，而且最佳吸附温度在370K，这与下，TiO2由金红石相TiO所制成氧敏元件的最佳灵敏度所处的工作温度（378K）相近。

并由模拟理2论推测氧气在半导体表面的吸附量与氧分布呈线性增加。

关键字TiO2；敏传感器；氧吸附；量子粒子；活化能A STUDY OF OXYGEN ABSORPTION FORTiO2ABSTRACTThe process of absorption and desorption for oxygen is explained by an energy criterion and classical statistical theory. The relationships between absorbed velocity, temperature and oxygen partial pressure are purposed by using Maxwell velocity distribution and calculating model of concentration for absorbed oxygen. The temperature region for oxygen adsorbed on the surface of TiO2is in 120K—410K with a active energy (Ea=0.30eV), and optimal temperature is in 370K. The results are close to the experimental nature, which the oxygen sensor was made by rutile TiO2 and optimal operating- temperature is at 378K. And also, it is induced by computer simulation that the absorbed density for oxygen on TiO2increases linearly with oxygen concentration.Key words TiO2; oxygen sensor; oxygen absorption; energy particle; active energy目录引言TiO2表面氧吸附量的研究是了解TiO2基气敏传感器电导率变化规律的重要理论基础。

β--环糊精修饰二氧化钛的吸附及光催化性能研究的开题报告

β--环糊精修饰二氧化钛的吸附及光催化性能研究的开题报告一、研究背景随着环境问题的不断加剧，光催化技术因其环保、高效等优点逐渐成为研究热点。

而二氧化钛作为一种常见的光催化材料，受到了广泛的关注。

为了提高二氧化钛的吸附性和光催化性能，需要对其进行修饰。

β--环糊精是一种广泛应用于吸附和分离等领域的淀粉质聚糖体，其具有良好的环境适应性和生物相容性。

因此，以β--环糊精为修饰材料，对二氧化钛进行修饰，不仅可以提高二氧化钛的吸附能力，还可以对光催化性能起到一定的提升作用。

二、研究目的本研究旨在通过以β--环糊精为修饰材料，对二氧化钛进行表面修饰，探究其对吸附性和光催化性能的影响，为制备高效、环保的光催化材料提供基础研究。

三、研究内容本研究将开展以下内容：1. 合成β--环糊精修饰剂：通过改良文献方法，合成β--环糊精修饰剂，为后续表面修饰提供材料基础。

2. 制备β--环糊精修饰二氧化钛：采用水热法或电化学法制备β--环糊精修饰二氧化钛，对制备工艺进行优化，并对制备的样品进行表征。

3. 研究吸附性能：通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和比表面积测定等手段，研究β--环糊精修饰二氧化钛的吸附性能，探究其对多种有机污染物的吸附能力。

4. 研究光催化性能：通过紫外-可见分光光度计（UV-vis）和荧光光谱分析等手段，研究β--环糊精修饰二氧化钛的光催化性能，探究其对有机污染物的降解效率及产物种类和结构的影响。

四、研究意义本研究将为制备高效、环保的光催化材料提供基础研究。

通过探究β--环糊精修饰二氧化钛的吸附性能和光催化性能，为提高光催化反应的效率和 selectivity 提供思路，对于解决环境问题具有重要意义。

光催化剂二氧化钛的用途

光催化剂二氧化钛的用途光催化剂二氧化钛（TiO2）是一种具有独特催化活性的材料，被广泛应用于环境净化、能源转化、废水处理、自清洁功能等领域。

以下将详细介绍二氧化钛的用途。

首先是在环境净化中的应用。

光催化剂二氧化钛能吸收紫外光，并产生电子－空穴对。

这些电子－空穴对具有高度的氧化还原能力，可以应用于空气净化，特别是有害气体的去除。

二氧化钛在紫外光的激发下，可以氧化大部分的有机物和气体污染物，如甲醛、苯、甲苯等。

此外，二氧化钛还能催化分解有害气体，如二氧化硫和一氧化氮等，将它们转化为无毒或低毒的物质。

因此，二氧化钛被广泛应用于空气净化设备、自动空气净化器等环境净化设备中。

其次是在能源转化中的应用。

光催化剂二氧化钛具有光电化学活性，可以将光能转化为电能或化学能，因此在能源转化领域具有广泛的应用前景。

例如，二氧化钛可以作为光阳极应用于太阳能电池，将光能直接转化为电能供给电子设备。

此外，二氧化钛还可以作为光催化剂应用于光电分解水制氢，通过光解水反应将水分解为氢气和氧气，从而实现可再生能源的生产。

这些应用有望为解决能源危机和环境问题提供新的解决方案。

再次是在废水处理中的应用。

光催化剂二氧化钛在可见光照射下也具有催化活性，因此可以应用于废水处理领域，特别是对有机物的降解和去除。

二氧化钛在光照下可产生大量的活性氧物种，如羟基自由基（·OH），这些物种具有强氧化能力，可以降解有机物质，如染料、农药和有机废水等。

此外，二氧化钛还具有杀菌作用，可以有效去除水中的微生物和细菌。

因此，二氧化钛被广泛应用于废水处理设备、水处理工艺等领域。

最后是在自清洁功能中的应用。

光催化剂二氧化钛具有超级疏水和自清洁功能，可以被用于制备自清洁表面材料。

当二氧化钛表面接触到水或有机物时，水或有机物会在其表面形成一层薄膜，这种薄膜可以通过光催化反应迅速分解。

这种自清洁功能可以使表面保持干净和光亮，减少人工清洁的次数和成本。

因此，二氧化钛在建筑材料、玻璃等表面覆盖领域具有广泛的应用前景。

tio2 染料吸附机理

tio2染料吸附机理
二氧化钛（TiO2）的染料吸附机理主要包括物理吸附和化学吸附。

在物理吸附中，染料分子通过范德华力和静电力吸附在二氧化钛表面上。

二氧化钛表面具有丰富的孔隙结构，能够通过物理吸附将污染物质吸附在其表面或孔隙中。

在化学吸附中，染料分子通过形成化学键或氢键与二氧化钛表面的卤素离子或羟基结合在一起。

这些化学键和氢键的形成使得染料与二氧化钛表面形成稳定的染料分子层，形成染料敏化太阳能电池的光电转换界面。

此外，二氧化钛在紫外线的照射下能够产生激发态电子和空穴，这些激发态电子和空穴会与吸附在表面或孔隙中的污染物发生化学反应，实现污染物的分解和氧化去除。

总的来说，二氧化钛的染料吸附机理多种多样，能够对不同类型的污染物进行有效的去除和净化。

但在实际应用中，需要根据污染物的特点、环境条件等进行合理的选择和设计，才能发挥其最佳效果。

二氧化钛的作用

纳米二氧化钛的应用纳米二氧化钛作为一种高效、无毒的光催化剂，在环保领域的应用越来越受到人们的广泛关注和重视。

抗菌材料纳米TiO2以其优异的抗菌性能成为开发研究的热点之一，以期应用于水处理装置、医疗设备、食品包装、建材（如抗菌地砖、抗菌陶瓷卫生设施、抗菌砂浆、抗菌涂料等）、化妆品、纺织品、日用品以及家用电器等各个领域。

1、气体净化环境有害气体可分为室内有害气体和大气污染气体。

室内有害气体主要有装饰材料等放出的甲醛及生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢及氨气等。

TiO2通过光催化作用可将吸附于其表面的这些物质分解氧化，从而使空气中这些物质的浓度降低，减轻或消除环境不适感。

大气污染气体，主要是由汽车尾气与工业废气等带来的氮氧化物和硫氧化合物。

利用纳米TiO2的催化作用将这些气体氧化成蒸汽压低的硫酸和硝酸，在降雨过程中除去，从而达到降低大气污染的目的。

在居室、办公室窗玻璃、陶瓷等建材表面涂敷TiO2光催化薄膜或在房间内安放TiO2光催化设备，均可有效地降解污染物，净化室内空气。

利用纳米TiO2开发出来的一种抗剥离光催化薄板，可利用太阳光有效去除空气中的NOx 气体，而且薄板表面生成的HN03可由雨水冲洗掉，保证了催化剂活性的稳定。

2、抗菌除臭抗菌是指纳米TiO2在光照下对环境中微生物的抑制或杀灭作用。

TiO2光催化剂对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等具有很强的杀菌能力。

当细菌吸附于由纳米二氧化钛涂敷的光催化陶瓷表面时，TiO2被紫外光激发后产生的活性超氧离子自由基(·O2-)和羟基自由基(·OH)能穿透细菌的细胞壁，破坏细胞膜质，进入菌体，阻止成膜物质的传输，阻断其呼吸系统和电子传输系统，从而有效地杀灭细菌，并抑制细菌分解有机物产生臭味物质(如H2S、SO2、硫醇等)。

因此，纳米TiO2能净化空气，具有除臭功能。

3、处理有机污水工业污水和生活污水中含有大量的有机污染物，尤其是工业污水中含有大量的有毒、有害的有机物质，这些污染物用生物处理技术很难消除。