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《纳米tio_2光催化剂的制备_表征及其光催化活性的研究进展(1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第28卷第4期辽宁师范大学学报(自然科学版)Vol.28No.42005年12月JournalofLiaoningNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Dec.2005文章编号:100021735(2005)0420449205纳米TiO2光催化剂的制备、表征及其光催化活性的研究进展122蔡河山,刘国光,熊心美(1.广东工业大学轻工化工学院,广东广州510090;2.广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州510090)摘要:光催化氧化技术是近几十年发展起来的一项污染治理新技术,具有良好的应用前
2、景.系统介绍了TiO2光催化作用机理,评述了TiO2光催化剂的制备技术,影响其催化活性的因素及表征这些因素的方法,最后讨论了该技术的发展方向.关键词:机理;TiO2;光催化剂;影响因素;表征;发展中图分类号:O643文献标识码:A光催化氧化法是一种具有很强氧化能力的深度氧化新技术,也是近年来国内外的一个热点研究领域.1972年,日本的Fujishima和Honda发现TiO2单晶电极光催化分解水;1976年,Cary报道了TiO2水浊液在近紫外光的照射下可以使多氯联苯脱氯,标志着光催化氧化反应技术在环保中应用的开始.1995年Blak
3、e列举了300种可以被光催化处理的有[1～3]机物及42篇有关光催化研究的评述.TiO2半导体光催化由于具有生物降解所无可比拟的速度快、无选择性、降解完全等优点,又在价廉、无毒、可以长期使用等方面明显优于传统的化学氧化方法,在污染治理方面具有广阔的应用前景.1TiO2光催化反应机理TiO2属于一种n型半导体材料,TiO2的禁带宽度为3.2eV,当它受到波长小于或等于387.5nm的光线照射时,价-+(h+带中的电子就会被激发到导带上,形成带负电的高活性电子e,同时在价带上产生带正电的空穴h的氧化电位以标准氢电位计为3.0V,比起氯气的
4、1.36V和臭氧的2.07V,其氧化性要强得多),形成电子2空穴对的氧化2还原体系.在电场的作用下,电子与空穴发生分离,迁移到粒子表面的不同位置.+-分布在表面的空穴h可以将吸附在TiO2的OH和H2O分子氧化成羟基自由基(·OH,其标准电极电位为2.80V).·OH的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的,能氧化大多数的有机污染物及部分无机污染物,将其最终降解为CO2、H2O等无害物质,甚至能够氧化细菌体内的有机物生成CO2和H2O.另外它还可以与有毒的无机物起氧化反应[4,5]-使其在短时间内失去毒性.而另一方面TiO2表面高活性的
5、电子e则具有很强的还原能力,可以还原除去水体中的金属离子.半导体纳米TiO2光催化的基本原理如附图所示.附图所示过程可用如下反应式表示:-+)-+TiO2+hν→TiO2(e,h(1)e+h→heatorhν(2)+-++(4)h+OHads→·OH(3)h+H2Oads→·OH+H--(5)O-+e+O2→O22+H→HO2·(6)--2HO2·→O2+H2O2(7)H2O2+O2→·OH+OH+O2(8)+(-0H2O2+hν→2·OH(9)Mn金属离子)+ne→M(10)Ar(有机物)+·OH+O2→CO2+H2O+其他产物(1
6、1)附图半导体TiO2光催化氧化反应机理示意图收稿日期:2004211212基金项目:广东省自然科学基金团队项目资助(04205301);广州市科技计划资助项目(2005Z32D0281)作者简介:蔡河山(19792),男,福建漳州人,广东工业大学博士研究生.刘国光(19632),男,河南汝阳人,广东工业大学教授,博士,博士生导师.450辽宁师范大学学报(自然科学版)第28卷2纳米TiO2光催化剂的制备2.1物理法制备纳米TiO2粉体常用的有构筑法(如气相冷凝)和粉碎法(如高能球磨法).低压气体蒸发法、溅射法、等离子法都是气相冷凝制备
7、纳米TiO2粉体的重要方法.这种方法制备的粉体纯度高、颗粒大小分布均匀、尺寸可控.高能球磨法制备纳米粉体的优点是工艺简单、易实现连续生产,缺点是颗粒大小不均匀、容易引入杂质.2.2化学法制备纳米TiO2粉体化学法是制备纳米TiO2粉体的重要方法,可根据反应物系的形态分为固相法、气相法和液相法.常见的纳米TiO2粉体制备方法见表1.表1制备纳米TiO2粉体的主要方法制备方法前驱体特征相组成TBOT尺寸小,均匀分散无定形共沉淀法TTIP沉淀2解胶A+无定形沉淀法均相沉淀法TiCl4尺寸小,高比表面积A+无定形金属醇盐水解法TiCl4醇热法
8、,粉体为球状A(NH4)2TiF6低温下制备氧化钛膜ATEOT单分散600℃,A水解法TiOSO4600～1000℃煅烧,结晶薄膜1000℃,R喷雾热解法TiCl4电解质影响形貌和团聚体尺寸R,A溶胶2凝胶法TTIPA,
