纳米TiO2掺杂改性及应用的研究进展.pdf

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1、第31卷第5期2010年10月化学工业与工程技术JotIrn口tofChemicaIlndllstry&Engi扎eert孔gV01．31No．50ct．。2010纳米Ti02掺杂改性及应用的研究进展白蕊，李巧玲，李建强，郝晏(中北大学理学院化学系。山西太原030051)摘要：介绍了纳米Tio：的特性、光催化作用机理、制备、掺杂改性及其应用，并且指出了纳米Tioz的研究方向及存在的问题。关键词：纳米Ti02；掺杂；应用；研究进展中图分类号：TQ352文献标识码：A文章编号：1006—7906(2010)

2、05一0024—05ResearchprogressOndOpedcasesandapplicatiOnofnano。Ti02BAIR越，LfQ如以ing，LJJ缸疗q妇ng，HAO№行(DepartmentofChemistry，SchoolofScience，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstmct：Thecharacteristicsofnano_Ti02，lightcatalyticmechanism，preparation，doped

3、cases，andapplicationareintro—duced．Andtheresearchaspectandsomeunsolvedpmblemsofthenano-Ti02ispointedout．Keyworcls：Titaniumdioxide；Dopedcases；Application；Researchprogress近年来，催化材料在分解有害挥发性有机化合物方面越来越受到重视。锐钛型纳米TiO。的光催化功能众所周知，纳米TiO。吸收波长小于390nm的紫外线。TiO。在发生反应的同时

4、产生活性氧、羟基自由基和超氧阴离子[1]。由于纳米Ti0。具有颗粒小，比表面积大，光催化、吸收性能好，吸收紫外线能力强，表面活性高，热导性好，分散性好，所制得的悬浮液稳定以及对人体无害等性能，因此成为较理想的环境净化材料。Tio。光催化是一门新兴环保技术，更是当前热门研究课题。常见的Tio。有锐钛矿(Anatase)、金红石(Rutile)和板钛矿(Brookite)3种晶型结构。锐钛矿和板钛矿是二氧化钛的低温相，金红石是二氧化钛的高温相。从锐钛矿和板钛矿相到金红石相的相转化温度一般为500～600℃。

5、板钛矿因为结构不稳定，是一种亚稳相，极少被应用，所以对锐钛矿和金红石晶型Ti02的研究较多[2_3]。Tio。利用半导体氧化物材料在光照时表面能受激活化的特性，利用光能可有效地氧化分解有机物、还原重金属离子、杀灭细菌及消除异味，无二次污染，不仅经济，而且TiO。自身无毒、无害及无腐蚀性，还可反复使用，并可望用太阳光为反应光源等特点而被广泛地应用于光催化降解有机污染物，是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术。然而，TiO。也有其自身的缺陷：(1)其禁带较宽(锐钛型E。=5．12×10-19J，金红石型E

6、。一4．832×10_19J)，仅吸收占太阳光中3％～5％的紫外线，对太阳能利用率低；(2)电子和空穴易复合，所以催化效率低。1掺杂纳米Tio：的制备方法掺杂二氧化钛的制备方法有溶胶一凝胶法、沉淀法、水热反应法、微乳液法等。其中溶胶凝胶法是制备二氧化钛广泛使用的一种方法。1．1溶胶一凝胶法溶胶一凝胶法[4]制备纳米TiO。是以钛醇盐为前驱体，无水乙醇等为溶剂，制得均匀溶胶，加入一定量的酸或别的催化剂，起抑制水解作用，再经干燥得到凝胶，经热处理后即可得到二氧化钛纳米粒子。溶胶一凝胶法制备纳米Ti0。粉体具

7、有化学均匀性好、纯度高、易操作和成本低等优点，其缺点是制样所需时间周期长；且由于需要高温煅烧，导致粉体颗粒尺寸分布宽、易团聚和比表面积低等，从而导致其收稿日期：2010一04—26基金项目：山西省回国留学基金(No．2008064)，山西省自然科学基金(No．2009011009)资助项目。作者简介：白蕊(1985一)，女，北京人，在读硕士研究生，研究方向为纳米材料的结构设计、合成及应用。E-mn：bairuideyou五ang@163．com白蕊等纳米Tio：掺杂改性及应用的研究进展·25·光催化活性

8、低。1．2沉淀法沉淀法是将被分离物溶于某种溶剂中，再加入另外一种溶剂或试剂，使某种或某些成分析出沉淀，而某些成分保留在溶液中经过滤后达到分离的一种方法。可以使杂质沉淀析出，也可使欲得成分沉淀析出。沉淀法一般有共沉淀法、均匀沉淀法和水热沉淀法。1．2．1共沉淀法在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，使金属离子完全沉淀的方法称为共沉淀法。它可分为单相沉淀和混合物共沉淀。沉淀物为单一化合物或单相固溶体时，称为单相沉淀；沉淀物为混合物时，称为混合物共