改性二氧化钛纳米材料的研究进展

半导体光催化材料能够直接利用太阳光将水中的有机污染物降解为无毒的二氧化碳和水，且不造成二次污染，受到人们广泛关注。

TiO2半导体光催化材料因其具有良好的化学稳定性、高效的光催化效率以及无毒无害、环境友好和生产成本低等优点倍受人们的青睐。

为充分利用太阳光降解各类污染物，提高TiO2光催化性能，使其能够在实际应用中充分发挥自身的优势，研究人员对TiO2光催化材料进行改进，结果表明掺杂对于TiO2光催化过程中存在的禁带宽度大、量子产率低、光催化活性低等缺点有显著的改善，但也各自存在着一些不足。

文章就近年来TiO2掺杂改性方面的最新研究进展进行综述。

1　金属掺杂[1]于晓彩等[2]在TiO2中掺杂Li+，研究发现，掺杂Li+能明显提高TiO2的结晶度，从而提高了样品的光催化性能。

当Li+掺杂量为5%时，样品为锐钛矿型和金红石型的混合晶型，有效提高了可见光的利用率以及光催化活性。

谭昌会等[3]采用溶胶-凝胶法制备了Al3+掺杂TiO2光催化剂，研究其对亚基蓝污染物的降解率，研究表明，当Al3+掺杂量为1%时，降解效率最佳。

晁显玉等[4]制备了纳米Cu2+/TiO2光催化剂，研究其对头孢类污染物阿莫西林的降解效率。

发现Cu2+掺杂，有效提高了对紫外线的吸收性能，提高了光能的利用率。

Cu2+/TiO2光催化剂光吸收范围的扩展程度优于Fe3+/TiO2光催化剂[5]。

2　非金属掺杂Sato等[6]率先开始了非金属掺杂TiO2光催化剂的研究，他们从氧化氮气体中分解出了氮气，并且把它导入了TiO2。

王志宇[7]等采用水热法制备了S掺杂 TiO2光催化剂，研究了其在可见光下对甲基橙的降解率，结果表明，S的掺杂有效拓展了 TiO2的吸收光谱至可见光区，有效提高了其在可见光区的光催化性能。

夏勇[8]等制备了N/TiO2光催化剂，研究发现氮掺杂使TiO2的吸收带发生明显红移，在自然光照下，120min时降解率为95.4%。

3　稀土离子掺杂镧系稀土元素具备独特的电子结构、光学性质以及活泼的化学活性，在对TiO2的能带结构、晶体结构以及光吸收性能等方面进行改性时，稀土元素是一个理想的选择。

刘丽静[8]利用溶胶-凝胶法制备了Dy3+掺杂TiO2复合光催化剂，发现掺杂少量稀土离子能细化晶粒，同时具有良好的热稳定性。

徐晓虹等[9]制备了Y3+掺杂TiO2纳米粉体，研究表明，掺杂Y3+有效降低了禁带宽度，发生红移现象，且光催化记得平均粒径随着掺杂量的增加而减小。

薛寒松等[10]合成了Ce3+掺杂TiO2纳米管，通过与未掺杂TiO2纳米管相比，光催化效果明显提高。

光照150min后，甲基橙的降解率超过了80%。

4　共掺杂近年来，多种与非金属共掺杂 TiO2引起人们的研究兴趣。

刘元[11]等采用Fe3+-Ce4+复合掺杂改性 TiO2光催化剂处理真丝产品的印染废水，结果表明，Fe3+-Ce4+共掺杂TiO2光催化剂处理后废水去色率为 98.7%，COD去除率为70%，比单一元素的改性处理工艺更加有效。

江鸿等[12]合成了Fe、N共掺杂的TiO2纳米粉体，其对可见光的响应范围明显大于纯TiO2，禁带宽度减少至2.74 eV，使其在可见光下的催化活性显著提高。

双元素掺杂比单元素掺杂优越，是因为双元素掺杂克服了单一元素掺杂中总速率仍为较慢的界面反应所控制的弊端，使两个界面反应的速度同时加快保证了整个光催化反应的加快和完善，对污染物种类多，含有毒成分的废水有着良好的处理效果。

5　展望随着人们对改性纳米 TiO2光催化材料研究的深入，制备出了不同离子掺杂的改性纳米 TiO2 光催化材料，改善了最初二氧化钛光催化材料催化效率低、太阳光光谱利用率低等问题。

但是，改性纳米 TiO2 光催化材料在一定程度上仍然无法避免光催化剂制备工艺复杂、成本高、易于团聚等问题。

因此，深入理论探讨、优化反应工艺，制备出低密度、光利用率高的催化剂成为当今研究的重点和热点。

同时，降低粒子尺寸，提高重复利用率等也成为亟待解决的问题。

参考文献：[1] 王瑶,武志刚.银掺杂多孔氧化钛制备、表征及光催化性能探究[J].山东化工,2016,45(7):17.[2] 于晓彩,徐晓,金晓杰,等.Li+-TiO2复合纳米光催化剂制备及其光催化降解海产品深加工废水的研究[J].大连海洋大学学改性二氧化钛纳米材料的研究进展韩金轩，甘子萱，白美玲，毕　菲（吉林建筑大学，吉林　长春　130118）摘　要：TiO2半导体光催化材料因其具有良好的化学稳定性、高效的光催化效率以及无毒无害、环境友好和生产成本低等优点倍受人们的青睐。

为在实际应用中充分发挥TiO2的优势，研究人员对TiO2光催化材料进行改进，金属，非金属，稀土元素等多种化学成分和物质都被用于TiO2的掺杂改性。

文章就近年来TiO2掺杂改性方面的最新研究进展进行综述。

关键词：TiO2；光催化材料；离子掺杂；改性中图分类号：X703；TB33 文献标识码：B 文章编号：1004-275X（2018）04-006-02·6·近几年来，随着国民生活水准、经济水平的不断攀升，化工行业也成为发展极快的领域。

我国生产的染料、化肥以及农药的产量已经位居世界第一位。

虽然工业化已经步入快速发展的时代，化工行业因为其本身工艺复杂、原材料多样以及多为危险化学品，导致了企业生产过程中面临多重危险源，非常容易引起突发环境事件的发生。

化工企业多为密集型分布，更存在着发生重大及特重大事故的可能性。

化工企业突发性环境污染事件一般具有以下三个特点：一是突然性，反应时间短，因为其发生迅速，可能造成较大的社会恐慌和危害，在最短的时间里，为了把损失和恐慌降到最低，应该集中有效的人力、物力，用尽一切行之有效的办法；二是危害性高，化工企业园内，生产堆放的原材料、成品、半成品多为危险化学品危险源，其中易燃易爆、能够释放有毒气体的不占少数。

突发事件发生时常常伴随火灾、爆炸、地震等自然灾害，这些因素可能导致有毒有害物质大面积的释放到空气、土壤及地下水内，对人体和生态系统造成严重的危害。

三是可控性，面临突发环境事件的发生，人们可以通过有效的机制制度，加强防范、预防预警以及应急处置来降低和减轻突发环境事件的发生带来的损失和危害。

基于化工园区发生突发环境事件的特点，以事先预防为主要手段，加强企业生产过程中的风险源的筛选与排查，制定行之有效的应急预案，有着重大意义。

1　突发环境事件风险源识别化工园区的突发环境事件的发生多缘于危险化学的生产制作、储存、运输的过程中，由于意外导致发生的重大火灾、有毒气体泄漏及爆炸等。

化工园区的突发环境事件危险源由物质本身的风险和外部因素两种组成。

第一类风险源是指化工园区内所涉及的原材料、产品等具有潜在危险性的物质。

该风险因素是事故发生的主体；第二类风险源是指导致第一类危险源失控及破坏第一类风险源防护措施的各种影响因素，包括人员、设施以及环境因素。

该类风险源决定事故发生的概率大小。

1.1　风险物质本身性质化工园区内储存和生产所影响到的危险化学品种类多、物理化性质各不相同，且数量较大。

文章分别对包括毒性、腐蚀性、易燃易爆性、扩散性等危险特性予以识别。

1）毒性：是指某一种物质通过某种介质进入动物机体后，积累到一定的阙值，与血液和机体组织发生某种物理生物化学作用，导致暂时性或长久性的病理状态，可能危害生命安全。

2）腐蚀性：酸、碱等氯化物都具有腐蚀性，对储存压力容易造成腐蚀，容器因而变脆、变薄，导致不符合设计要求压力容器规格，发生泄浅析化工园区突发环境事件应急预案编制的思考徐栋梁，方　莹（浙江仁欣环科院有限责任公司，浙江　宁波　315199）摘　要：我国社会和经济的发展过程中，化工企业作为国家能源、国民生化用品制造与生产者为我国经济发展做出了重大贡献。

大规模的化工园区已经成为我国化工行业的一种发展趋势，其数量也是与日俱增。

相应的突发环境事件也随之增多，从突发环境事件风险源入手，简单分析应预案的编制及存在问题，为处置应急事件提供可靠理论依据。

关键词：风险源；事件；预案编制中图分类号：TQ086 文献标识码：B 文章编号：1004-275X（2018）04-007-02院,2015,30(4):410-416.[3] 谭昌会,肖建斌,黄海焕,等.铝改性纳米二氧化钛的制备及其光催化性能[J].巢湖学院院报,2014,16(3):44-48.[4] 晁显玉,王晓宁,宋维军.自然光条件下Cu2+/TiO2纳米催化剂降解头孢类抗生素的研究[J].青海大学学报(自然科学版), 2015,33(4):7-11.[5] Hussain S T,Siddiqa A. Iron and chromiμm doped titaniμmdioxide nanotubes for the degradation of environmental and industrial pollutants [J].Sci. Tech,2011,8(2):351-362.[6] Sato S. Photocatalytic activity of NOx-doped TiO2 in the visiblelight region [J]. Chem.Phys. Lett.,1986,123(1-2):126-128.[7] 王志宇,高春梅.S 掺杂TiO2催化剂的合成及其光催化性能[J].武汉理工大学学报,2008,30(7):1-4.[8] 夏勇,鲁立强,沈翔.氮掺杂TiO2光催化降解甲基橙染料废水的试验研究[J].安全与环境工程,2010,17(2):41-45.[9] 刘丽静.稀土Dy3+掺杂TiO2的制备及光催化性能的研究[J]信阳师范学院学报(自然科学版),2015,28(1):98-101.[10] 徐晓虹,叶芬,徐笑阳,等.Y3+掺杂纳米TiO2光催化机理研究[J]. 陶瓷学报,2015,36(2):127-131.[11] 薛寒松,李华.铈掺杂二氧化钛纳米管的光催化性能[J].机械工程材料,2008,32(6):39-42.[12] 刘元,李亚峰,马思,等.双元素掺杂改性 UV/负载型 TiO2处理真丝印染废水[J].工业水处理,2010,30(1):42-45.[13] 江鸿,陈志武,胡迟春.铁、氮共掺杂二氧化钛的水热法合成及其光催化性能研究[C].全国高技术陶瓷学术年会,2014.收稿日期：2018-03-03基金项目：文章为大学生创新创业训练计划项目成果之一，项目编号：2017G11004。

作者简介：毕菲（1987-），女，吉林松原人，博士，讲师，研究方向：纳米材料。

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