氮掺杂二氧化钛纳米棒阵列的制备和光电转化性能表征

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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）是一种具有广泛应用前景的重要半导体材料，其独特的光电性能使其成为光催化、光电器件等领域的研究热点。

然而，纯二氧化钛在可见光范围内的光催化活性较低，限制了其在环境净化、水分解、有机废水处理等方面的应用。

为了提高二氧化钛的光催化性能，研究者们进行了大量的尝试，其中掺杂是改善其可见光催化性能的有效方法之一。

掺杂是指在材料中加入一定量的其他元素，以改变其特性。

氮掺杂是指在二氧化钛晶体结构中加入氮元素，以减小其能带宽度，使其能带边缘能级向可见光区域转移，从而增强其可见光吸收能力和光催化活性。

二、氮掺杂二氧化钛的制备方法氮掺杂二氧化钛的制备方法主要包括溶液法、气相法和固相法三种。

1. 溶液法溶液法制备氮掺杂二氧化钛的过程相对简单，操作灵活性高。

常见的方法是先制备二氧化钛的前驱体，如氯化钛或硝酸钛，然后在含有氮源的溶液中进行水解和热处理。

2. 气相法气相法通常是利用化学气相沉积（CVD）技术，在二氧化钛表面沉积一层氮化钛薄膜。

该方法需要较高的温度和气氛控制，适用于制备薄膜和纳米颗粒。

3. 固相法固相法是指在二氧化钛晶体中加入氮元素，然后通过热处理使其结合形成氮掺杂二氧化钛。

该方法通常需要高温和较长的反应时间，但可以获得高度掺杂的材料。

三、氮掺杂二氧化钛的性能及应用1. 光催化性能氮掺杂二氧化钛在可见光区域具有更好的吸光性能，因此能够充分利用太阳光进行催化反应。

实验结果表明，掺杂量适宜时，氮掺杂二氧化钛的光催化活性明显提高，其在有机废水处理、空气净化和光电化学水分解等领域具有广泛应用前景。

2. 光电性能氮掺杂能够改变二氧化钛的电子结构，增强其导电性能。

因此，氮掺杂二氧化钛在光电器件中有很好的应用潜力，如太阳能电池、光电催化电池等。

3. 其他性能氮掺杂还可以改变二氧化钛的表面性质，如亲水性能、电化学性能等。

因此，氮掺杂二氧化钛还可以应用于自洁材料、电化学传感器等领域。

附着氮,钯共掺杂二氧化钛的多壁碳纳米管(MWCNTN,Pd共掺杂TiO2)可见光光催化降解水中的伊红黄染料模板

附着氮,钯共掺杂二氧化钛的多壁碳纳米管（MWCNT/N，Pd共掺杂TiO2）可见光光催化降解水中的伊红黄染料摘要含多壁碳纳米管的四异丙醇钛（Ti(OC3H7)4）溶液与氨水发生水解反应后,所得产物经过煅烧，可制备出MWCNT/N，Pd共掺杂TiO2纳米复合材料。

制备好的样品用傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、热重分析、漫反射紫外分光光度法(DRUV-Vis)、XRD、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征特征。

DRUV-Vis分析证实了在MWCNT含量较低的情况下，吸收边发生红移现象。

在MWCNT含量较低的情况下，SEM和TEM图像则显示出成簇的锐钛矿相二氧化钛完全覆着在MWCNT上。

而在MWCNT含量较高的情况下，导致了反应物的聚合，从而使MWCNT表面覆着很少的N，Pd共掺杂TiO2。

在模拟太阳光和可见光照射下(λ>450nm),纳米复合材料的光催化活性通过伊红黄染料的光降解作用进行检测。

与可见光相比，模拟太阳光的照射使染料降解速率更高。

实验结果表明复合材料中MWCNT的最佳重量百分比是0.5%。

0.5%MWCN/T,Pd共掺杂TiO2在模拟太阳光、可见光照射下可达到较高的降解速率常数，它们分别是3.42×10-2和5.18×10-3 min-1。

关键词：纳米复合材料；光催化作用；光降解作用；可见光；太阳光；可持续发展的纳米技术引言碳纳米管(CNTs)具有优越的机械性能、电学性能和磁学性能，以及纳米级的直径、长径比，这些性能使它们成为缓解日益严峻的环境挑战的合适候选。

它们的化学稳定性、高机械强度和纳米多孔性质,有利于反应剂的扩散,因此是光催化半导体良好的支持。

它在传感器应用、复合材料和膜材料方面也显示出了很大的潜力。

迄今为止，已成功地用各种实验方法把多种类型的无机和有机分子附着在碳纳米管上。

这些复合材料不仅具有独特的内在属性,如电学性能、机械性能、吸附性能和热学性能,而且也表现出了良好的合作、协同效应。

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。

纳米N-TiO2的制备、表征及光催化性能研究

纳米N-TiO2的制备、表征及光催化性能研究王立艳;张晓佳;李嘉冰;肖姗姗;毕菲;赵丽;盖广清【摘要】硫酸氧钛水解制备纳米二氧化钛前驱体,再加入尿素为氮源,经高温焙烧制备了氮掺杂纳米二氧化钛(N-TiO2)光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对样品进行了表征.讨论了n(氮)/n(钛)、焙烧温度对纳米二氧化钛晶态结构、吸收光谱范围的影响,以罗丹明B为目标降解物,研究了样品在不同光源下的光催化活性.结果表明,样品均为锐钛矿型,粒径约为30～50 nm.氮掺杂使二氧化钛在可见光区吸收明显增加,当n(氮)/n(钛)为5、焙烧温度为600℃时,样品S600-5在可见光区吸收最强.以样品S600-5为催化剂,紫外光作用下,罗丹明B降解120 min时降解率达96.3％;可见光作用下,降解120 min时降解率达89.2％.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2018(050)010【总页数】5页(P82-86)【关键词】硫酸氧钛;氮掺杂纳米二氧化钛;尿素;可见光;光催化【作者】王立艳;张晓佳;李嘉冰;肖姗姗;毕菲;赵丽;盖广清【作者单位】吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学材料科学与工程学院建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118【正文语种】中文【中图分类】TQ134.11纳米二氧化钛由于其无毒、化学稳定性好、成本低等特性，在空气净化、涂料、污水处理等领域具有广泛的应用前景［1-4］。

二氧化钛的电催化性能研究进展

氮掺杂二氧化钛的电催化性能研究进展摘要二氧化钛作为近年来热门的光催化材料，得到大家广泛的关注与研究，而氮掺杂二氧化钛具有令人瞩目的优势也逐渐成为人们研究的热点。

本文综述了氮掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，并对其多种光催化剂机理进行简述，最后阐述了氮掺杂二氧化钛催化材料在环境污染等方面的应用及其研究进展，并对氮掺杂二氧化钛材料的发展前景提出展望。

关键字氮掺杂二氧化钛电催化催化活性一、前言在推进可持续化建设的当今社会，环境污染、食品医疗安全卫生问题等越来越受到公众的重视和关心。

环境污染问题一直是非常棘手的世界性难题，受到大家的关注，现在好多地方及领域仍然采取填埋、焚烧等方式进行垃圾处理，这样不仅无法解决有害有毒物质的污染问题甚至会对环境造成二次污染，如垃圾中的有毒物质渗透到土壤中导致土地、地下水源等被污染，而焚烧的垃圾也会释放大量有毒气体污染空气，因此寻找一种垃圾处理的有效方式亟待解决。

由日本东京大学教授Fujishima和Hon da⑴于1972年发现的二氧化钛的光催化特点，使得二氧化钛在改善环境污染以及垃圾处理等方面的用处初显于世并带来极其广泛的应用前景。

二氧化钛（TiO2）具有成本低廉、化学稳定性好、比表面积大、光催化效率高和不产生二次污染等优异特点，因此是一种应用广泛且极具潜力的光催化材料[1-3]，并且广泛应用于空气净化、抗菌杀菌、太阳能敏化电池以及光催化处理环境污染物等众多领域[4]。

但是，TiO2 目前在实际应用中仍存在很多困难，阻碍其应用的一个重要因素就是激发光波长问题。

由于TiO2 半导体禁带宽度较宽为 3.2 eV，其对应的波长为387 nm，属于紫外光区，而紫外光只占到达地球表面太阳光的6%-7%，在太阳光谱中占绝大多数的可见光部分（能量约占45％）未得到有效利用⑹。

在1986年Sato等⑺就发现氮的引入可使TiO2具有可见光活性，但是十几年来一直没有引起人们的重视，直到2001年Asahi[8]在Science上报道了氮替代少量的晶格氧可以使TiO2 的带隙变窄，在不降低紫外光下活性的同时，使Ti02具有可见光活性，才掀起了非金属元素掺杂Ti02的热潮，而其中，N掺杂型TiO2具有令人瞩目的优势，目前已经成为世界性研究热点N掺杂TiO2的主要制备方法现如今N掺杂TiO2的技术已得到极大的发展，因此制备方法也多种多样，比如用来制备N掺杂TiO2粉体的气氛下灼烧法、水解沉淀法、溶胶-凝胶法、机械化学法等，以及用来制备N掺杂TiO2薄膜的磁控溅射法、脉冲激光沉积法、金属有机化学气相沉积法等。

ZnO纳米棒阵列在TiO2介孔薄膜上的生长及其表征

窄，并且沿ｃ轴方向（２表现出了明显的择优化生长。此外．比于玻璃基底或ＴＯ纳米颗粒薄膜，长在介孑ｉ，膜上的０）０相ｉ生ＬＯ薄ＴＺＯ纳米棒阵列表现出了较好的取向生长，明基底的表面结构和组成对ＺＯ纳米棒阵列的生长有显著的影响根据基底有ｎ表ｎ
ｉｆｍｓｅｈｂｔｒｔｅｏｄｏｉｎａｉｎｃｍｐｒｄｗｔｈｓｎｔｅｌｓｅｒｏｈｎｎｐｒｉｌｉ２ｆｍｓｌｘｉｉａｈｒｇｏｒｅｔｔｏａｅｉｔｏｅｏｈｇａｓｓｏｎｔｅａｏａｔｅＴｅｌ，ｏｈｃｉｄｍｏｓｒｔｇｔａｅｓｒｃｔｃｕｅａｄｔｅｃｍｐｓｔｎｏｅｓｂｔａｅａｅｇｅｔｆｃｓｎｔｅｆｒｔｎａｄｅｎｔｉｔｈｕｆｅｓｒｔｒｎｏｏｉｏｆｈｕｓｒｔｓｖｒａｆｔｏｏｍａｉｎａｎｈｔａｕｈｉｔｈｅｅｈｏｔｅｏｉｎａｉｎｏｎａｏｏｒｙ．ｐｓｉｌｒｔｎｍｅｈｎｓｒｌｔｄｔｈｒｅｅｓｐｒｕｔｃｕｅｈｒｅｔｔｆＺＯｎｎｒｄａａｓＡｏｓｂｅｆｍａｉｃａｉｍｅａｅｏｔｅｏｄｒｄｍｅｏｏｏｓｓｒｔｒｏｒｏｏｕｏｈｒｅｔｄｎｎｒｄａｒｙｓｓｇｅｔｄｈｙｉａｎａｏｏｒａｉｐａｓａｓｒｎｅｒｕｔｖｏｅｆｔｅｏｉｎｅａｏｏｒａｓｉｕｇｓｅ．ＴｅｔｐｃｌＺＯｎｎｒｄａｙｄｓｌｙｔｇｎａ－ｌａｉｌｔｏｒｐｏｏｕｎｓｅｃａｄｃｎｅｉｇａｂｕ７ｍｎａｒｅｈｔｌｍｉｅｃｎｅｂｎｅｔｒｇａ３ｍｈｔｌｍｉｅｃｎｅｂｎｅｔｒｔｏｔ０ｎａｄａｗｅｋｇｅｎｐ００ｕｎｓｅｃａｄｃｎｅｉｔ０ｎｎａ３ｎ５

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。

氮掺杂Cu2O纳米棒的合成及其光电性质研究

氮掺杂Cu2O纳米棒的合成及其光电性质研究随着科技的不断发展，纳米材料越来越受到人们的关注。

纳米材料具有大比表面积、高反应活性、优异性质等特点，在领域的应用已经非常广泛。

氮掺杂Cu2O纳米棒的合成氮掺杂Cu2O纳米棒是一种具有很好应用前景的纳米材料。

这种材料可以在催化、光催化、太阳能电池、传感器方面发挥卓越的性能。

因此，研究氮掺杂Cu2O 纳米棒的制备方法及其性质对新能源的研究和发展非常重要。

目前，制备氮掺杂Cu2O纳米棒的方法有很多，例如热容氧化、表面改性、掺杂等方法。

但是，许多方法有着复杂的步骤，需要昂贵的设备和实验条件，难以工业化生产。

因此，为了制备高质量的氮掺杂Cu2O纳米棒，科学家们不断地研究和探索。

近年来，一种简单、快速、低成本的制备氮掺杂Cu2O纳米棒的方法被提出，即利用化学溶液法和水热法相结合的方法。

该方法只需要溶液中添加一些化学品，就可以制备出结晶良好、质量稳定的氮掺杂Cu2O纳米棒。

在这个方法中，首先需要将适量的CuSO4·5H2O和（NH2）2CO加入柠檬酸和柠檬酸钠的混合溶液中，并混合搅拌数分钟，得到混合溶液。

接着，将混合溶液转移到热水浴中，并调节温度和pH值，使得反应可以在水热条件下快速进行。

随着时间的推移，Cu2O纳米棒在混合物中自组装形成。

此时，需要向反应体系中掺入一些具有氮源的化学物质，使得Cu2O纳米棒中掺入少量的氮。

经过一段时间的反应后，就可以得到氮掺杂Cu2O纳米棒。

这种方法简单易行，能够大量制备高质量的氮掺杂Cu2O纳米棒，并且可以进行大规模生产。

氮掺杂Cu2O纳米棒的光电性质研究制备好氮掺杂Cu2O纳米棒之后，接下来需要研究它的光电性质。

在太阳能电池、光合成等领域的应用中，光电性质是非常重要的因素。

通过对氮掺杂Cu2O纳米棒的测试和分析，研究者们发现，掺杂氮可以有效地提高Cu2O纳米棒的光电性能。

氮掺入Cu2O纳米棒中形成的氧化态氮能够红移光催化中的激发能量，从而使得材料的吸收波长增加，光电转化效率提高。

N掺杂对TiO2结构及可见光光催化性能影响的研究

N掺杂对TiO2结构及可见光光催化性能影响的研究李晓旭;王斌【期刊名称】《材料导报：纳米与新材料专辑》【年(卷),期】2009(000)001【摘要】采用溶胶-凝胶法，在钛酸丁酯水解过程中加入一定量的尿素，制备了不同N掺杂量的光催化剂TiO2-xNx。

以亚甲基蓝溶液为降解对象，研究催化剂在可见光区的催化性能；利用XRD、XPS、SEM、UV-Vis对催化剂的结构、形貌和光催化性能进行了表征。

实验结果表明，掺杂的N以O-Ti—N的形式存在于TiO2结构中，N元素抑制了锐钛矿相向金红石相的转变和晶粒的长大；样品中形成了新的能级结构，提高了TiO2在可见光下的光量子效率和光催化能力。

掺杂量为3．84％（质量分数）的TiO2。

M在可见光区的响应能力最高，吸收波长延伸至520nm，其光催化活性最大，1．5h降解率达到55．54％。

【总页数】4页(P92-95)【作者】李晓旭;王斌【作者单位】西南石油大学材料科学与工程学院,成都610500【正文语种】中文【中图分类】O643【相关文献】1.N掺杂对TiO2结构及可见光光催化性能影响的研究 [J], 李晓旭;王斌2.Mn掺杂TiO2负载竹质活性炭纤维的制备及可见光光催化性能研究∗ [J], 马晓军;田芝凡3.Pt助剂对N掺杂TiO2可见光光催化性能的影响 [J], 郑华荣;崔言娟;张金水;丁正新;王心晨4.孔道结构H3PW12O40/TiO2的制备及其可见光光催化降解水溶性染料的性能[J], 李莉;郭伊荇;周萍;于小丹;康万利5.介孔结构多酸掺杂-锐钛矿纳米晶Na4W10O32/TiO2的制备及其可见光光催化性能研究 [J], 徐运亭;李莉;于小丹;郭伊荇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

ZnO纳米棒阵列的制备、微结构及光学性能研究

Ａ０ｒ１０
恒温阶段
Ａ０ｒｏ２０５Ａ０ｒｏ２０５
Ａ０ｒ０ Leabharlann Ｏ．降温阶段
Ａｏｒ０１０５Ａ０ｒ０１Ａｏｒ０１
１５１２
１５００７０５
１１
Ａ０ｒ１ｏＡ０ｒ０１
阵列的实验中，ｎＺＳ粉在１５。００Ｃ时蒸发，载气中锌矿结构ＺＯ的Ａ（Ｏ）Ｅ模与ｎＴ和：
。ＰＬ光谱通
的氧原子反应，成气态ＺＯ分子和Ｓ：子。ｓ生ｎＯ分ｉ常用来检测纳米材料中的缺陷和杂质。图６ｂ是（）基底上Ａｕ液滴吸附大量的气态ＺＯ分子，饱和３种形貌ＺＯ纳米棒的室温Ｐｎ过ｎＬ光谱，发波长激
ｒｄｓｐｅｅｔｄｂｓｄｏｏｓｉｒｓｎｅａｅｎＨＲＴＭｈａｔｒａｉｎａｄｓ１ａｅｅｅｇａｙｉ．ＴｅｏｔａｐｐｒｅｆＺＯｎｎｒｄａｒｙｅｅＥｃａｃｅｚｔｎｕ３ｃｎｒｙａｌｓｓｈｐｉｌｒｅｔｓｏｎａｏｏｒａｓｗｒｒｉｏＣｎｃｏｉｓｄｅｙｍｉｒ－Ｒｍａｃｔｒｇａｄｍｉｒ — ＬｓｅｔｓｏｙｔｉｄｂｃｏａｎｓａｔｉｃｏＰｐｃｒｃｐ．ｕｅｎｎｏ
（ＮｎｈｎａｇｏｇＵｉｒｔ，ａｃａｇ，ｉｎｘ３０６，ＣｉａａｃａｇＨｎｋｎｎｅｉＮｎｈｎＪｇｉ３０３ｈｎ）ｖｓｙａ

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。

Ga2O3

第52卷第7期辽宁化工 Vol.52，No. 7 2023年7月 Liaoning Chemical Industry July，2023基金项目：武汉工程大学研究生创新基金（项目编号：CX2021177）。

收稿日期： 2022-11-12Ga 2O 3/p -GaN 异质结自供电日盲紫外光探测器的制备与光电性能研究孙雅迪，王超，付秋明（武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室材料科学与工程学院，湖北武汉 430205）摘要：采用水热法在p -GaN 衬底上生长Ga 2O 3纳米棒阵列，构建了Ga 2O 3/p -GaN 异质结自供电日盲紫外光探测器。

首先对异质结的形貌和结构性能进行了研究，并进一步对异质结紫外光探测器的伏安特性和紫外光探测性能进行了探索。

结果表明在0 V 偏压和254 nm 紫外光照下，器件表现出明显的自供电日盲紫外光响应，响应度为718.8 mA/W，并具有良好的稳定性和重复性。

结合异质结能带理论对器件的自供电紫外光响应机理进行了讨论。

关键词：氧化镓；异质结；自供电；日盲紫外光探测器中图分类号：TQ133.51 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）07-0954-04大气层中的臭氧层对紫外光具有吸收与散射作用，这使得太阳光中波长在200~280 nm 波段的紫外光几乎到达不了地球表面，我们将这个波段的紫外光称为日盲紫外光。

因此在大气层内的地球表面，由于没有太阳辐射的干扰，日盲紫外光探测器具备出色的抗干扰能力，较高的灵敏度等优点，常被应用于短波通讯、火灾预警、导弹追踪等方面[1-4]。

目前，常见的日盲紫外光探测器大多是光电探测器，它利用光电效应，将入射的光学信号转化为电学信号，再被检测仪器接收，这类探测器还被分为光电导型探测器和光伏型探测器[5-6]。

相较于光电导型探测器，光伏型探测器中由于肖特基结或PN 结的存在，光生载流子会在内建电场的作用下分离，这使得器件可以在没有外加电源的情况下工作，这就是自供电特性。

综述掺杂改性纳米TiO2光催化性能的方法

综述掺杂改性纳米TiO2光催化性能的方法摘要：二氧化钛作为一种光催化材料，在净化污染和保护环境方面被认为是最有潜力的一种材料。

其光催化性能已得到了广泛的研究，目前已经在光电性能和光催化净化环境方面开发了很多实际的应用。

而通过对二氧化钛纳米颗粒进行金属掺杂改性和非金属掺杂改性可以提高二氧化钛的光催化性能，使其满足现代生活中各种不同的需求。

关键词：二氧化钛光催化掺杂Abstract：As a promising photocatalyst, TiO2 materials are expected to playan important role in helping solve some serious environmental and pollution problems. Enormous efforts have been devoted to the research of TiO2 material, which have led to many promising applications in areas photovoltaics and photocatalysis. By the modification of TiO2, such as doping with nonmetal or metal atoms, it is possible to facilitate the photocatalytic activity of TiO2 and further improvement of current and practical TiO2 nanotechnology.Keywords：TiO2photocatalytic doped1.前言在二十世纪早期，二氧化钛就已经被广泛应用于颜料、防晒霜、涂料、药膏、牙膏等领域中，而自从1972年Fujishima发现二氧化钛电极在紫外光照射下可以光解水制氢以来，二氧化钛的光催化性能得到了广泛的研究，目前已经在光电性能和光催化净化环境方面开发了很多实际的应用。

Au_Ag共掺杂TiO_2纳米片的制备及其光催化性能_胡军成

第29卷第3期中南民族大学学报(自然科学版) Vol.29No.32010年9月 J ournal of Sou th-Cen tral University for Nationalities(Nat.Sci.Edition ) Sep.2010 收稿日期　2009-11-25 作者简介　胡军成(1974-),男,教授,研究方向:纳米催化,E -mail :junch eng huhu @ho tmail .com 基金项目　国家自然科学基金资助项目(20803096);中南民族大学大学生科研创新基金项目(K YCX 09004E)Au -Ag 共掺杂TiO 2纳米片的制备及其光催化性能胡军成,陈盛焕,刘　勇,陈文丽,孙　铭,代　佩(中南民族大学催化材料科学湖北省暨国家民委-教育部共建重点实验室,武汉430074)摘　要　为探索Au-Ag 共掺杂TiO 2纳米片的光催化活性,采用光化学还原法成功地制备了A u-Ag /TiO 2纳米光催化材料,并且通过X RD 、D RS 、T EM 手段对制得的催化剂进行了表征.同时以X 3B 染料为降解对象,紫外灯为光源,比较了催化剂的光催化性能.研究发现Au -Ag /TiO 2(HSA )催化效果好于Au -Ag /TiO 2(P 25)和TiO 2(HSA ).对比负载量(质量分数Au /Ag /TiO 2)分别为1∶1∶100和2∶2∶100二者催化活性的大小,结果表明:负载量为1∶1∶100的光催化活性较好,且其可重复利用性远优于负载量为2∶2∶100的催化剂.关键词　二氧化钛;光化学还原;表面修饰;光催化活性中图分类号　T B 383　文献标识码　A 文章编号　1672-4321(2010)03-0001-05Fabrication and Photocatalytic Activity ofAu -Ag co -Doped TiO 2NanoflakesHu Juncheng ,Chen Shenghuan ,Liu Yong ,Chen Wenli ,Sun Ming ,Dai Pei(Key La bo ra tor y o f Ca talysis and M a terials Science of the Sta te Ethnic Affairs Co mmission &Ministr y o f Educatio n,Hubei Pr ovince ,So uth -Central U niv ersity fo r N atio na lities ,W uha n 430074,China )Abstract In o rder to study th e photo catalytic activ ity of Au-Ag co-do ped TiO 2na no sh ee ts,the pho tocatalysts w ere successfully prepa red by photo ch emical r eductio n metho d ,a nd char acterized by X RD ,D RS and T EM .Respectively brilliant red X 3B w as used a s a model ch emical for photo deg radation to study th e pho toca ta ly tic pro pe rties of the cataly sts under U V irradia tio n,w e fo und tha t the cata ly tic activ ity of Au-Ag /TiO 2(HSA )was high er tha n tha t o f TiO 2(HS A).O n comparing the cataly tic pro perty o f the differe nt lo ading mass ra tio o f Au ∶Ag ∶TiO 2,it was fo und tha t the pho toca ta ly tic a ctivity and its r eusability of 1∶1∶100Au -Ag /TiO 2w ere better thanthat o f 2∶2∶100Au -Ag /TiO 2ca ta ly st .Keywords TiO 2;photo chemica l reductio n;surface mo dificatio n;pho to ca taly tic activ ity TiO 2因其自身无毒、廉价、无腐蚀性、广谱适用性强、光催化活性高、化学性质稳定等特点而成为广大科学工作者热门研究的光催化材料;更因其可以重复利用,且可能直接利用太阳光源作为反应光源等特点而被广泛应用于光催化降解有机污染物,是一种具有广阔发展及利用前景的绿色环境治理材料[1].近年来,使用TiO 2粒子或TiO 2膜作为光催化剂降解有机污染物的研究已引起世界范围内的广泛关注.但TiO 2带隙较宽((锐钛型: 3.2eV;金红石型: 3.02eV ),只能吸收紫外线(占总太阳光能3%～4%)和近紫外线,对太阳光利用率低.并且TiO 2光生电子与空穴对复合率较高,光催化性能下降.这些缺陷限制了TiO 2的使用范围[2].以TiO 2为基础的复合光催化剂因其在一定程度上克服了以上缺陷而得到了迅速发展.具体方法包括染料或有机分子敏化、金属与非金属掺杂[3]、表面金属沉积、窄能带或宽能带半导体修饰、离子注入等.贵金属(Au 、Pt 、Pd 、Ag 等)修饰TiO 2,通过改变体系中的电子分布,影响TiO 2的表面性质,进而改善其光催化活性[4-6].在贵金属中,Ag 、Au 较之Pt 、Pd 价廉易得,毒性小且具有杀菌作用.研究表明,利用Ag 、Au 掺杂可明显提高TiO 2光催化活性[7].基于光催化技术的环保特性及TiO 2在降解有机污染物方面的高催化活性,本文设计并合成Au -Ag 共掺杂TiO 2纳米片,通过比较Au-Ag 负载量不同的3种TiO 2催化剂及纯TiO 2纳米片在紫外光下降解X 3B 溶液,初步探讨在相应实验条件下Au -Ag 共掺杂及其负载量的不同对TiO 2光催化活性的影响,以提高光催化降解有机污染物的催化效率.1　实验部分1.1　主要试剂和仪器主要试剂:TiO 2(HSA ,由Nanoscale 公司提供)、TiO 2(P25)、无水乙醇(分析纯)、硝酸银(分析纯)、0.2g /m L 氯金酸(HAuCl 4·3H 2O)、活性艳红X 3B (由济宁染料厂生产,含量98%,未经纯化直接使用)主要仪器:光催化反应仪(自制);马弗炉;PELambda B io 35型可见-紫外光谱仪,Ba SO 4为参比;FEI 公司的Tecnai G20型透射电子显微镜;德国Bruker 公司的D8型X 射线衍射仪.1.2　Au-Ag -TiO 2光催化剂的制备光照还原煅烧法制备Au -Ag 共掺杂TiO 2纳米片光催化剂.分别称取1.5g TiO 2(HS A)、1g TiO 2(HSA)、1.5g TiO 2(P25),将其各自溶于50m L 无水乙醇中并分别标记为①、②、③.将经无水乙醇溶解的硝酸银0.0472,0.0157,0.0472g 于搅拌条件下分别快速加入①、②、③中,避光搅拌2h ,让其充分吸附,得乳白色悬浊液.再将其移至紫外光下照射3h,此时①、②、③中液体均变为灰白色.再将3,1,3m L 的0.2g /m L HAuCl 4·3H 2O 分别加至①、②、③中,将其在避光条件下搅拌12h ,充分吸附后于紫外光下照射3h .静置后过滤,于80℃环境下干燥18h,再转入马弗炉中,升温至500℃并保持3h,待冷却后取出研细,即得Au-Ag 共掺杂纳米TiO 2粉末.其质量配比:①Au /Ag /TiO 2(HAS )为2∶2∶100;②Au /Ag /TiO 2(HAS)为1∶1∶100;③Au /Ag /TiO 2(P25)为2∶2∶100.1.3　光催化降解实验以X3B 为降解染料对象,将4份50m L 1.14×10-4mol /L 的X 3B 溶液分别转移至已称有50.0mg催化剂的4个100m L 三角瓶中,记为#A (Au /Ag /TiO 2(HAS )2∶2∶100)、#B (Au /Ag /TiO 2(HAS )1∶1∶100)、#C (Au /Ag /TiO 2(P 25)2∶2∶100)、#D (纯TiO 2(HAS )).摇匀后,将三角瓶置于振荡器中,震荡过夜,以达到X3B 在催化剂表面的吸附-脱附平衡.将吸附平衡后的50m L X 3B 溶液分别转移至已通有冷却水和配有磁力搅拌的Prex 玻璃反应器中,在光催化反应仪中进行光催化反应(见图1).光源为300W 高压汞灯.在指定的时间内取样,经膜过滤.将所得滤液在紫外可见光谱仪上进行光谱测定.(a )灯管;(b )Prex 玻璃反应器;(c )磁力搅拌器图1　光催化反应装置Fig.1　Ins tallation diagram of ph oto-d egradation reaction1.4　Au-Ag-TiO 2的重复性试验为探讨Au-Ag /TiO 2的重复利用效果,在节1.3中光催化降解实验后,定量补充X 3B 溶液,进行重复性试验.将6×10-5g /m L X3B 溶液每次补充30m L 至已完成光催化降解实验的#A 、#B 、#C 中,在紫外光灯照射下,通入充分空气进行光催化降解,并分别于5,10,15,20,30,40,45,50,55,60min 时取上清液,将所得溶液经过滤后于紫外-可见光谱仪上进行测定.当溶液内有机染料均被降解完时,重复上述实验.重复实验时将过滤所得的固体颗粒重新加入溶液内,以减少实验过程中催化剂的损失.2　结果与讨论2.1　X 射线粉末衍射(X RD)图2为纯TiO 2(HSA )(见图2(a ))与Au -Ag /TiO 2(HS A )(见图2(b ))的XRD 衍射图谱.图2(a )中未发现其它晶型的衍射峰,说明TiO 2是纯的锐钛矿,颗粒尺寸约20～40nm (通过Scher rer 公式计算).图2(b)为负载Au 、Ag 后TiO 2的X RD 衍射图谱,从中可见晶型发生了变化,其中一部分TiO 2的2 中南民族大学学报(自然科学版)第29卷晶型由锐钛矿型变为了金红石型(2θ=27.44°, 36.09°,41.25°,56.64°),同时出现了单质Au、Ag 的特征衍射峰.采用Au、Ag的特征衍射峰Au(200)和Ag(200)的半峰宽,通过Scherrer公式可分别计算出Au、Ag纳米颗粒尺寸约2nm和3nm.同时负载Au、Ag可以使TiO2的晶型发生变化,由此也说明了与金红石相比,锐钛矿热稳定性较低.通过Scherrer公式D=Kλ/U cosθ即可求得样品的平均晶粒大小.式中,K为Scherrer常数,其值0.89;D为晶粒尺寸(nm);U为积分半高宽度(rad),θ为衍射角;λ为X射线波长,其值0.154nm.图2　纯TiO2(HS A)(a)和Au-Ag/TiO2(HAS)(b)的XRD衍射图Fig.2　X-ray diffraction patterns of pure TiO2(HS A)(a)and Au-Ag/TiO2(HSA)(b)2.2　紫外可见固体漫反射(UV-Vis DRS)半导体的禁带宽度,反映催化剂对光的吸收性能.为确定纳米Au-Ag/TiO2的光吸收活性,于200～800nm范围对样品进行了漫反射测试.图3为纯TiO2(HSA)与Au-Ag/TiO2(HSA)相比较的DRS光谱图.由图3知,掺杂Au、Ag样品无论在紫外光区,还是在可见光区均较纯TiO2具更强光吸收性能,此特点为Au-Ag/TiO2高光催化活性奠定了基础.图3　Au-Ag/TiO2(HSA)与TiO2(HSA)紫外可见固体漫反射对比图Fig.3　UV-Vis diffus e reflectance s pectra(DRS)ofsample Au-Ag/TiO2(HS A)and TiO2(HSA)Au-Ag/TiO2的光吸收能力增强很多缘于Au、Ag掺杂所致.因为TiO2的Fermi能级较Au、Ag的Fermi能级高,据热力学原理,高能位至低能位为自发过程,因此e-cb和或h-vb能分别及时注入到Au、Ag粒子,使e-cb-h-v b得以分离,抑制它们的复合提高光的吸收;也可能因TiO2晶型的改变,金红石与锐钛矿的复合具有的混晶效应所导致[8].Au-Ag/TiO2在500～650nm范围有一吸收峰,这可能是因Au、Ag的LSP(局域表面电浆共振)效应,导致Au-Ag/TiO2响应范围由紫外光区扩展至可见光区,Au、Ag的沉积使TiO2在紫外光区、可见光区的吸光度均明显加强.2.3　透射电镜(T EM)图4(a)为#D纳米片样品的TEM图,图4(b)为#B纳米片500℃下煅烧3h的T EM图.由图4(a)可见TiO2纳米片表面较光滑;由图4(b)可见,在TiO2纳米片表面存在一些颜色较深的小暗斑,此为表面修饰的Au、Ag原子所形成的原子簇,且TiO2表面负载的Au、Ag晶粒分散比较均匀.此结果与XRD表征结果相吻合.2.4　X3B的光催化降解光催化剂性能包括感光和催化,感光依赖于半导体材料和光子的相互作用,包括吸光性能、能隙宽度、电子-空穴对、表面捕获陷阱和复合中心数量,催化则与比表面积、表面活性、自由基形成以及反应物在催化剂表面的非均相催化有关.合适的晶体结构和较小的能隙宽度,可提高催化剂的感光性能;较高的比表面积可产生大量的活性位,有利于表面的催化反应,从而提高催化活性.此外,锐钛型TiO2的光3第3期胡军成,等:Au-Ag共掺杂T iO2纳米片的制备及其光催化性能 (a) (b)图4　纯TiO 2(HAS )(a )和1%-Au-1%-Ag /TiO 2(HAS)(b)TEM 图Fig .4　TEM images of pure TiO 2(HAS )(a )and 1%-Au-1%-Ag /TiO 2(HAS)(b)催化活性高于金红石型和板钛型.Hoffm ann 等[9]系统研究了金属在TiO 2中的掺杂,并获得了正负2种不同的结果.H idaka [10]也研究了磺化罗丹明染料在少量铂掺杂的TiO 2和纯TiO 2(P 25)存在下的可见光催化分解.结果表明,染料在体系中的分解速率比在纯TiO 2体系中快3倍.其改善原因为掺杂增强了铂位置俘获光生电子的能力.本实验合成的Au -Ag /TiO 2具有纳米尺寸,比表面积大,能隙宽度小,因此具备良好光催化活性,优于P25.由图5(a)可见,X3B 在纯TiO 2(HSA)下经150min 光照后,降解率仅约70%.而其它样品因Au、Ag 的掺杂,于50min 内完全降解X 3B .尤其是1%-Au-1%-Ag /TiO 2(HAS)(见图5(b )),其在40min 内可将染料完全降解完毕.由此显示Au-Ag /TiO 2较TiO 2具更强的光催化活性.降解率Z =(c 0-c t )/c 0,其中:c 0为光照前X3B 溶液的浓度(mo l /L),c t 为光照时间t 后X3B 溶液浓度(m ol/L).(a) (b )c o 和c t 分别为初始浓度和时间t 时的浓度(mol /L )图5　X3B 溶液在不同催化剂上的降解曲线(a)以及X3B 在1%-Au-1%-Ag /TiO 2(HAS)下降解溶液的光谱图(b )F ig .5　Degrad ation cu rves of X 3B ov er different s am ples (a )and s pectral ch ang e of X 3B solution du ring th e photocataly tic degrad ation ov er 1%-Au -1%-Ag /TiO 2(HAS )as a function of irradiation time (b ) 根据Kraentler 的Pt /TiO 2颗粒微电池模型,笔者建立Au-Ag /TiO 2颗粒微电池模型:由于Au 、Ag的费米能级低于TiO 2的,当它们接触时,电子即由TiO 2粒子表面向Au 、Ag 扩散,形成Au 、Ag 带负电而为负极,TiO 2带正电而为正极,构成一个短路的光化学电池,致使光催化氧化反应顺利进行即:2TiO 2+hv →2e -(CB)+2h +(V B);Ag 0+e -(CB)→Ag -;Au 0+e -(CB)→Au -;Au --Ag -+2TiO 2+→Au-Ag-TiO 2.2.5　Au -Ag -TiO 2的重复催化利用光催化稳定性体现于光催化剂其催化效果经重复使用后仍稳定与否.为了测试Au-Ag /TiO 2(500℃下煅烧3h )光降解X 3B 的重复性,笔者重复进行多次光降解实验.以降解率Z ′=c t /c 0测试所制备的#A 粉末的光催化重复利用性能.其中,c t 为光照t 时后X3B 溶液的浓度(m ol /L);c 0为光照前即刚补充至反应器后静置所取的上清液X 3B 溶液的浓度(mol /L )以1%-Au -1%-Ag -TiO 2(HAS )光催化降解X3B 溶液,重复使用14次,测试其催化效果.由图6知,Au-Ag /TiO 2重复利用14次,其催化活性基本保持稳定.前12次均于50min 内基本降解完全,由此证明Au 、Ag 未脱离于TiO 2晶体,而是形成了一个稳定的作用力,使得Au-Ag /TiO 2的光催化降解能力得以稳定,因而体现了Au -Ag /TiO 2在光催化降解领域的广阔研究前景及其在光催化降解实际应用上的工业化前景.4 中南民族大学学报(自然科学版)第29卷图6　1%-Au-1%-Ag/TiO2(HAS)重复光降解X3B溶液曲线Fig.6　Reu sed ph otodegradation curves of X3B solution over1%-Au-1%-Ag/TiO2(HAS)3　结论(1)贵金属Au、Ag的掺杂能促进光生电子-空穴对的有效分离,可明显提高TiO2的光催化活性.(2)贵金属的负载量对载体TiO2纳米片的光催化活性有较大的影响,并非负载量越大催化活性就越高.实验表明,当负载量(质量分数Au/Ag/ TiO2)为1∶1∶100时,催化剂的光催化活性最高,因此选择合适的负载量对载体的光催化活性的提高具有极其重要的意义.(3)Au-Ag/TiO2(HSA)比Au-Ag/TiO2(P25)具有更好的光催化性能,表明载体的选择同样影响负载的效果.载体的比表面越大,其负载效果越好.(4)负载Au、Ag后的TiO2其部分锐钛矿晶型转变为金红石型.本实验中新生成的金红石型与锐钛矿的复合可能会产生混晶效应,有利于光催化活性的提高,但仍须进一步的验证.参　考　文　献[1]　周建敏,牛显春,熊德琴,等.纳米TiO2光催化法处理炼油废水的研究[J].工业用水与废水,2006,37(6):3941.[2]　李晓倩,孙晓君,井立强,等.Au改性TiO2纳米粒子的制备及其光催化活性[J].哈尔滨工业大学学报,2004,36(10):1368-1371.[3]　Pao la A D,Ga rcia-ez E,Ikeda S,et a l.Pho to catalyticdeg radatio n of o rg anic com po unds in aqueo us sy stemsby transition metal do ped po ly cry stalline TiO2[J].Catal To day,2002,7(5):87-93.[4]　M a rt ra G.Lewis acid and ba se sites at the sur face ofmicroc rysta lline TiO2anatase:relationships between surface mo r pho log y and chemical behavior[J].Applied Catalysis A,2000,200(2):275-283.[5]　Gupta K,Pal A,Sahoo C.Red dy e in aqueo ussuspensio ns using Ag do ped TiO2[J].DyesPig ments,2006,69:224-232.[6]　Curra o A,Reddy V R,V ee n M K V,et a1.W a tersplit ting with silv er chlo ride pho toanodes andamo rpho us silico n so lar cells[J].Pho tochemPho tobio l Sci,2004,3:1017-1025.[7]　Kim S,Hw ang S J,Choi W.Visible ligh t activ eplatinum-io n-doped TiO2ph oto ca ta1y st[J].J PhysCh em(B),2005,109:24260-24267.[8]　Bacsa R R,Kiwi J.Effect of r utile phase o n thepho tocataly tic pro per ties o f na no cry sta lline titaniaduring the deg r ada tio n o f p-co uma ric acid[J].ApplCa ta l B:Enviro n,1998,16(1):19-29.[9]　Choi W Y,T er min A,Ho ffma nn M R.Effects ofmetal-ion do pants on the pho tocataly tic reactivity ofquantum-sized TiO2par ticles[J].Ang ew Chem IntEd,1994,33:1091-1092.[10]　Zha o W,Che n C C,Li X Z,et a l.Photo deg ra da tiono f sulfo rho damine-B Dy e in platinized titaniadispersio ns under visible lig ht irr adia tio n:influenceo f pla tinum a s a functio na l co-ca talyst[J].J PhysChem B,2002,106:5022-5028.5第3期胡军成,等:Au-Ag共掺杂T iO2纳米片的制备及其光催化性能。

新型氮掺杂二氧化钛的制备及其可见光光催化性能的研究的开题报告

新型氮掺杂二氧化钛的制备及其可见光光催化性能的研究的开题报告一、研究背景和意义近年来，环境污染问题日益严重，臭氧层、大气、水源等的污染现象引起了广泛关注。

钛系半导体作为光催化剂，由于具有高的稳定性、良好的化学惰性、高光吸收能力和光电化学性能等优点，成为了光催化领域的重要研究对象。

其中，氮掺杂二氧化钛是一种新型光催化材料，它不仅具有光催化活性高、光吸收能力强、化学稳定性高等优点，而且还具有改善晶体结构、缩小光学带隙等性能的优点。

因此，开展新型氮掺杂二氧化钛的制备及其光催化性能的研究，对于实现资源可持续利用、改善环境污染等具有重要的意义。

二、研究内容和研究方法本次研究的主要内容是制备新型氮掺杂二氧化钛，并测试其可见光下的光催化性能。

具体研究方法如下：1. 制备新型氮掺杂二氧化钛。

采用水热法制备样品，以TiCl4为钛源，利用尿素作为氮源，将其在水/乙二醇体系中进行水热反应制备氮掺杂二氧化钛。

2. 表征制备的氮掺杂二氧化钛。

利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X光电子能谱等手段对样品进行表征，分析其结构、形貌和成分等特征。

3. 测试新型氮掺杂二氧化钛的可见光催化性能。

采用甲基橙为模型污染物，利用紫外可见光谱光度计对样品进行光解甲基橙的实验，比较不同光照时间下的甲基橙降解率，探究氮掺杂对光催化性能的影响。

三、研究目标和预期成果1. 研究新型氮掺杂二氧化钛的制备方法，并对其进行表征和分析，探究其物理化学特性。

2. 测试新型氮掺杂二氧化钛的可见光催化性能，探究氮掺杂对光催化活性的影响，为新型光催化材料的制备与应用提供新思路。

3. 预期成果为：掌握新型氮掺杂二氧化钛的制备及其光催化性能，并在学术上取得一定的研究成果，为环境治理及资源可持续利用提供技术支撑。

Ag掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究

Ag掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究张理元;刘钟馨;于晓龙;吕作凤;曹阳【摘要】采用溶胶-凝胶法制备了Ag掺杂纳米二氧化钛.采用SEM、XPS、XRD、UV-Vis对样品进行表征.结果表明,未掺杂的样品的粒径在80～100nm,Ag掺杂的样品的粒径在40～50nm;Ag元素成功进入晶格,含量为0.67%(原子分数);400℃热处理时,掺杂与未掺杂样品晶型基本相同,600℃热处理时,掺杂能够抑制样品晶型的转变;掺杂使二氧化钛的吸收带边发生了一定的红移.在此条件下Ag的最佳掺杂量为0.5%,最佳热处理温度为600℃.在最佳条件下,以甲基橙为模拟污染物,经过120min的光催化实验,降解率达到97.9%.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2010(041)012【总页数】5页(P2169-2173)【关键词】溶胶-凝胶法;纳米二氧化钛;Ag掺杂;光催化性能【作者】张理元;刘钟馨;于晓龙;吕作凤;曹阳【作者单位】海南大学,材料与化工学院,海南优势资源化工材料应用技术教育部重点实验室,硅锆钛资源综合开发与利用海南省重点实验室,海南,海口,570228;海南大学,材料与化工学院,海南优势资源化工材料应用技术教育部重点实验室,硅锆钛资源综合开发与利用海南省重点实验室,海南,海口,570228;海南大学,材料与化工学院,海南优势资源化工材料应用技术教育部重点实验室,硅锆钛资源综合开发与利用海南省重点实验室,海南,海口,570228;海南大学,材料与化工学院,海南优势资源化工材料应用技术教育部重点实验室,硅锆钛资源综合开发与利用海南省重点实验室,海南,海口,570228;海南大学,材料与化工学院,海南优势资源化工材料应用技术教育部重点实验室,硅锆钛资源综合开发与利用海南省重点实验室,海南,海口,570228【正文语种】中文【中图分类】O614二氧化钛作为一种重要的无机半导体材料,在太阳能光解水,污水处理等方面有着重要的应用前景。

掺氮二氧化钛的制备

掺氮二氧化钛的制备、表征及可将光下的催化活性摘要：二氧化钛多晶体粉末是通过煅烧二氧化钛和氨的水解产物生成的。

可见光下，在400度煅烧的锐钛矿相掺氮二氧化钛粉末催化苯酚分解的催化效率是Degussa P25的2.7倍。

所有的样品都有介孔结构。

X射线光电子能谱证实，400度条件下煅烧生成的锐钛矿相二氧化钛粉末中有少量氮原子作为氧原子的替代原子存在。

UV-Vis和EPR分析表明，在掺氮二氧化钛粉末形成的过程中产生了氧空位。

取代的氮原子、氧空位、很大的BET表面积和介孔结构被认为是掺氮二氧化钛呈现很大活性的重要原因。

关键词：光催化剂；可见光；掺氮二氧化钛；苯酚1 前言1972年，在二氧化钛电极上光辅助水分解成氢气和氧气被发现[1]。

之后，二氧化钛半导体光催化技术得到了很多的关注和广泛的研究，他们的最终目的是有效的把太阳能转化为有用的化学能[2-9]。

干净，安全，丰富的太阳能的有效利用将会不仅对自然能源的枯竭，而且对很多环境污染造成的问题提出很多有效的解决方案。

二氧化钛半导体催化剂在紫外(UV)光照射下有可能氧化广泛的有机化合物成无害的化合物如二氧化碳和水[10-15]，能氧化的有机物包括氯代有机化合物,如三氯乙烯。

然而,二氧化钛半导体有相对较大的带隙3.2 eV,对应波长较短于388nm。

换句话说,二氧化钛本身只可以使用到达地球的太阳能能量3%-4%,以其作为光催化剂必须使用一个紫外光源。

从这个角度来看, 在两种紫外线和可见光照射下，如果二氧化钛催化剂都可以有效地使用，将会是实用的和广泛使用的理想催化剂。

因此, 在边界光催化剂的研究前沿，改性二氧化钛可见光敏感性的研究是当前热点之一。

在过去的研究中,研究掺杂各种过渡金属[16-21]已广泛用来扩展光吸收范围的可见区域。

Iwasaki等[16]通过溶胶-凝胶法制备用Co2+代替Ti4+晶格的位置的二氧化钛。

他们观察到，可见光线照射下，纳米TiO2掺杂CO2+离子的光催化活性很高，他们还认为可见光线照射下的光催化活性强烈依赖于掺杂钴离子的价态和它的浓度，而不是比表面积和锐钛矿相的结晶性。

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琼，孙先淼，李阳，董立峰
（青岛科技大学材料科学与工程学院，山东青岛２６６Ｏ４２）
要：以氨水为氮源，在掺杂氟的Ｓｎ（）２导电玻璃（ＳｎＯｚ：Ｆ，ＦＴＯ）基底上通过水热法生长出氮掺杂单晶金红石相ＴｉＯ２纳米棒
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２６６０４２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｉｔｒｏｇｅｎｄｏｐｅｄｓｉｎｇｌｅ－ｃｒｙｓｔａｌｒｕｔｉｌｅＴｉＯ２ｎａｎｏｒｏｄａｒｒａｙｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｅｐａｒｅｄＯｉｌｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｌｕｏｒｉｎｅ－ｄｏｐｅｄｔｉｎｏｘｉｄｅ（ＦＴＯ）ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｔｈｒｏｕｇｈａｆａｃｉｌｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｃｅｓｓ，ｕｓｉｎｇａｑｕｅｏｕｓａｍｍｏｎｉａａｓｎｉｔｒｏｇｅｎｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａ — ｔｉｏｎｂｖＸＰＳｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｏｎｌｙａｓｍａｌｌａｍｏｕｎｔｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｒｅａｃｔａｎｔｓｗａｓａｄｄｅｄｉｎｔｏＴｉ０２ａｎｄｆｏｒｍｅｄｏ— Ｔｉ～Ｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ
ｄｏｐｅｄｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｎａｎｏｒｏｄａｒｒａｙｓ
ＳｕｎＱｉｏｎｇ，ＳｕｎＸｉａｎｍｉａｏ，ＬｉＹａｎｇ，ＤｏｎｇＬｉｆｅｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭபைடு நூலகம் ｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ
传输过程中发生复合现象；过量的氨水还会与底物直接发生水解反应，不利于基底上纳米棒的生长。所以，适量浓度的氮掺杂ＴｉＯｚ纳米棒阵列是一种具有发展前景的太阳能电池材料。关键词：氮掺杂；Ｔｉ（）２纳米棒阵列；形貌表征；光电流响应中图分类号：０４８４．４文献标志码：Ａ文章编号：２０９５ —２７８３（２０１３）０９ — ０８８３ —０５Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｈ０ｔ０ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＮ－ｄｏｐｅｄｓａｍｐｌｅｓｄｉｄｎｏｔｃｈａｎｇｅｅｖｉｄｅｎｔｌｙｉｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔｏｕｎｄｏｐｅｄｓａｍｐｌｅｓ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｄｏｐｉｎｇｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙｈａｄｌｉｔｔｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｂａｎｄｇａｐｅｎｅｒｇｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｍｐｒｏｖｅｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙｕｎｄｅｒ
阵列。ＸＰＳ检测证明，底物中只有很少量的氮元素能进入到ＴｉＯｚ中，并以（卜Ｔｉ —Ｎ形态存在。随着氮掺杂浓度的升高，Ｔｉ０２纳米棒长度增加，（００２）晶面相对于未掺杂ＴｉＯ２生长迅速。样品的吸收光谱未发生明显变化，说明半导体的禁带宽度（或能隙大小）没有受到氮掺杂的影响。在光电转化中，体系在模拟太阳光辐射下的光电流响应和外量子效率都有大幅改善，最高值分别达到０．１５ｍａ／ｅｍ２和３．１，均为空白ＴｉＯｚ的３．８倍。然而，氮浓度的继续增加会导致Ｔｉ（）２纳米棒团聚，促使光致电荷在
第８卷
第９期
中国科技论文
ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＰＡＰＥＲ
Ｖｏ１．８Ｎｏ．９Ｓｅｐ．２０１３
２０１３年９月
氮掺杂二氧化钛纳米棒阵列的制备和光电转化性能表征
孙
摘
ｎａｎｏｒｏｄｌｅｎｇｔｈａｎｄｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅ（００２）ｌａｔｔｉｃｅｐｌａｎｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｈａｒｐｌｙｗｉｔｈｔｈｅｄｏｐｉｎｇｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ