纳米tio2光催化自洁技术研究进展

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1、纳米Ti02光催化自洁技术研究进展摘要：综述了纳米TiO2光催化自洁原理、纳米Ti02制备方法及改性方法，同时也介绍纳米TiO2光催化自洁技术的研究现状和发展趋势。关键词：纳米二氧化钬；光催化；自洁NanometerTiO2Photocatalyticself-cleaningtechnologyisreviewedAbstract：NanometerTiC)2photocatalyticself-cleaningarcreviewedinthispaper，nanometerTiC)2preparationmethodsandm

2、odificationmethods，andalsointroducedtheresearchstatusofnanometerTiC)2photocatalyticself-cleaningtechnologyanditsdevelopmenttrend.Keywords：Nanometertitaniumdioxide;Photocatalytic;Self-cleaning目录翻11弓IB22纳米TiO2光催化的自洁原理23纳米Ti02的制备方法23.1溶胶一凝胶制备法23.2水解-沉淀法水解-沉淀法制备Ti0233.3液相

3、沉积法33.4水热沉积法33.5回流胶溶液相成膜法44纳米TiO2的改性方法44.1硅烷偶联剂改性法44.2掺杂Fe3+改性法54.3非金属元素的取代改性法54.4ZnFe2O4-TiO2复合结构改性法54.5Ti02/W03双层结构改性法64.6Ti02/Si02复合改性法65纳米TiO2光催化的发展现状66纳米TiO2光催化的发展趋势7詩嫌71引言随着人类社会的发展，环境污染问题受到人们越來越多的关注，如何消除或减少工业生产对环境造成的污染己成为•-个全球性的问题［1］。自1972年日本科学家Fu等［2］在n型半导体TiO2电

4、极上发现了水的光电催化分解作用以来，将TiO2作为光催化剂用于解决环境污染问题的研宂引起了化学、物理材料等领域研究者的兴趣，光催化消除和降解污染物也成为最活跃的研究领域之一。丁102能直接利用包括太阳光在内的各种途径的紫外光，在室温K对各种有机的或无机的污染物进行分解或氧化，从空气屮清除这些污染物。该项技术具有能耗低、易操作、除净度高等特点，尤其对一些特殊的污染物具冇比其他方法更突出的去污效果，而且没冇二次污染等，成为多相光催化领域的研究热点，具有广泛的应用前景2纳米TiO2光催化的自洁原理研究发现［4］,在日光或日光灯的照射下，

5、丁102光催化剂吸收紫外光，产生活性基团。这些基团可以使玻璃表面的少量有机物、微生物分解成二氧化碳和水等无机物。同时纳米TiO2薄膜经紫外光照射后有很强的亲水性，经雨水或水冲洗后，可使灰尘和油污自动从玻璃表面剥离，从而达到自清洁的效果［5］。由于纳米丁102薄膜的亲水性，自洁玻璃还具有防雾、防水滴的功能、抵挡近红外光、防止热辐射，达到节能保暖的功能［6］。其反应方程式为：2TiO2+hv^(TiO2)h++(TiO2)e~O2+e—…CTH20+h+4•OH+H+•02-+H+->•OOH•OH(•OHH)+污染物降解产物式屮与h

6、+分别代表晶体表面产生的电子及空穴，它们与水及氧反应的产物是•Of及反应活性很高的•OOH或*OH。由于生成的自由基具冇很强的氧化、分解能力,可破坏有机物屮的化学键，具有高效的分解有机物的能力，可用于杀菌、除臭、防霉及消毒，比常用的氯气、次氯酸等具有更大效力m。3纳米TiO2的制备方法3.1溶胶一凝胶制备法溶胶一凝胶法是上世纪80年代以来新兴的一种制备材料的湿化学方法，这种方法能够通过低温化学手电剪裁和控制材料的显微结构，因此在材料合成领域具冇极人的应用价值。纳米1^)2的合成的主要步骤是：首先，钦醇盐Ti(OR)4(R=C2H5

7、,C3H7,C4H9)溶于醇(乙醇、丙醇、丁醇等)屮形成均相溶液，然后滴加水使钛醇盐与水发生水解反应，生成物聚集成lnm左右的离子并形成溶胶；经陈化，溶胶形成三维网络而形成凝胶；干燥凝胶以除去残余水分、有机基团和有机溶剂，得到干凝胶；干凝胶研磨后煅烧，除去化学吸附的羟基和烷基基团以及物理吸附的有机溶剂和水，得到纳米TiO2粉体［8］。溶胶一凝胶法反应过程如K式表示：水解反应:Ti(OR)4+nH2O->Ti(OR)(4.n)(OH)n+nROH缩聚反应：2TiOH->TiOTi+H2O->TiOR+HOTi->TiOTi+ROH溶

8、剂化反应：Ti(OR)4+mR’OH^Ti(OR)(4_m)(OR')m+mROH水解反应可能包含对金属离子的配位，水分子的氢可能与OR基的氧通过氢键引起水解；在溶液内原钛酸和负一价的原钛酸离子发生缩聚反应，生成钛酸二聚体，并进一步作用生成三聚体、