金属离子掺杂改性TiO_2的研究进展及应用

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的应用 . 对今 后 的研究 作 了展望 。 并 关 键 词 : 氧 化 钛 ; 催 化 ; 属 掺 杂 ; 用 二 光 金 应
中图分 类号 : 4 . O6 33 文献标 识 码 : A 文 章 编 号 :6 19 0 (0 10 —0 50 1 7 —9 5 2 1 )80 3 .4
钛 矿 相 TO i 由 于 具 有 光 催 化 活 性 高 、耐 光 腐 蚀
以 运 用 半 导 体 缺 陷 理 论 , 能 带 结 构 及 载 流 子 的 从 传 递 过 程 等 角 度 来 阐 述 比较 符 合 TO 掺 杂 光 催 i
化 的本 质 [。 h i 从 电子 一 穴 的产 生 、 流 子 的 C o ̄ 空 载 捕 获 、 荷 的 迁 移 、 生 电 子 和 空 穴 的 复 合 、 化 电 光 催 剂 表 面 电荷 的 传 递 等 方 面 研 究 掺 杂 纳 米 TO 光 i: 催 化 剂 的掺 杂 机 理 。认 为 金 属 离 子 掺 入 T O 后 , i 改 变 了 TO 电子 能 级 的 结 构 分 布 。光催 化机 理 主 i: 要 步骤 表 示 如 下 : ( )电子 一 穴 的产 生 : 1 空
TO + v e h; i 2 h — — +
M 叶+ h v—’ ‘ + f : M 时 : -
性 强 、 定 性 好 、 境 友 好 、 格 相 对 低 廉 、 人 稳 环 价 对
体 无毒 性 等优 点 而 成 为最 具 潜 力 的 光催 化 剂 。 但 锐 钛 矿 相 TO 的 带 隙 宽 度 为 32 V, 能 吸 收 i .e 只
易均 辉 , 惠媚 , 莫 易灵 红 , 白永 庆
(1 .广 西 现 代 职 业 技 术 学 院 资 源 工 程 系 , 西 河 池 5 7 0 2 广 4 0 0;.防 城 港 质 量 技 术 监 督 局 , 西 防 城 港 5 8 0 ) 广 30 1 摘 要 :i 为 一 种 重 要 的 光 催 化 剂 , 仅 在 陶 瓷 工 业 有 着 广 泛 的 应 用 , 重 要 的 是 在 环 境 保 护 方 面 TO 作 不 更
径 : 1 场 效 耦 合 : 从 光 生 载 流 子 的 波 粒 二 象 性 () 即
出发 , 反 应 体 系 中 引 入 热 场 、 场 、 波 场 磁 场 在 电 微
等 附加 外 部 能 量 , 光 催 化 反 应 条 件 下 使 外 部 能 在 量 与 光 场 耦 合 叠 加 并 直 接 作 用 于 半 导 体 光 催 化 剂 。() 性修饰 : 2改 即从 催 化 剂 的 制 备 出 发 , 化 用 学方 法改性修饰催化剂 . 光敏化 、 如 贵金 属 沉 积 、 表 面 还 原 处 理 、 导 体 复 合 、 子掺 杂 等 。大 量 研 半 离 究 实 验 证 明 , 过 金 属 离 子 掺 杂 可 有 效 提 高 TO 通 i
第4 O卷 第 8期 2 1 年 8月 01







Vo .0 No 8 1 4 . Au .011 g2
Te h l g c noo y& De e o v lpme to e c lI du ty n fCh mi a n sr
金 属离子掺杂改性 TO 的研究进展及 应用 i2
从 2 O世 纪 8 0年 代 以 来 , 于 全 球 性 能 源 危 由
机 和 环 境 污 染 的 日益 加 重 ,如 何 有 效 地 解 决 这 些 问题 受 到 了人 们 普 遍 的重 视 。其 中 TO 、 n i Z O、
1 金 属 离子掺 杂 TO 的光 催 化 机 理 i
波 长 小 于 3 7 m 的 紫 外 光 能 量 ,对 太 阳 光 能 量 8n
的利 用 率 仅 约 4% 。 因此 , 何 提 高 TO 如 i 的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 催 化 活 性 . 宽 其 对 太 阳光 的 响 应 范 围 具 有 重 要 的 拓 应用价值 。
目前 , 善 TO 改 i 的光 催 化 性 能 主 要 有 2条 途
的光 催 化 活 性 。本 文介 绍 了金 属 离 子 掺 杂对 TO i 的作 用 机 理 , 述 了金 属 离 子 掺 杂 改 性 T O 的影 概 i:
M叶 v ÷M ) +h — +h
( )载 流 子 的捕 获 : 2
Ti4+ — Ti : + e 3 +
M 叶+ M 一H. e— n
金 属 离 子 掺 杂 T O 能 提 高 光 催 化 剂 的 催 化 i: 活 性 , 此 人 们 提 出 了多 种 掺 杂 机 理 模 型 。其 中 由
C S WO 、e0 d 、 F2 等 半 导 体 光 催 化 技 术 因 其 可 以 直 接 利 用 光 能 而 被 许 多 研 究 者 看 好 引。 中 , 其 锐
M +h M‘ : 。
> OH h — ÷>0H ・
( )电荷 的 迁 移 : 3
M( +Ti _ M _ : “ + +Ti M ‘ +>0H一 M 叶 叶) +>0H ・
() 生电子和空穴的复合 : 4 光
e +h — Ti ; - ÷ 02
有 着 重 要 的 应 用 前 景 。 自身 因 素 的 影 响 , 制 了 TO 光 催 化 剂 的 广 泛 应 用 。 量 研 究 实 验 证 明 , 过 掺 杂 可 但 限 i 大 通
有 效提 高 TO 的光 催化 活性 , 宽其 光 响应 范围 。本 文综 述离 子掺 杂对 TO 的作用 机理 , 论 了掺 杂金属 离 i2 拓 i 讨 子 的种 类 、 浓度 、 合价 、 径及 其 它 因素 对 TO 光 催 化 活性 的影 响 , 化 半 i 介绍 了 T O 作 为光 催 化剂 在 环境 领 域 i
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