二氧化钛光催化剂掺杂改性的研究进展

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1、第29卷第1期上海电力学院学报Vo1．29．NO．12013年2月JournalofShanghaiUniversityofElectricPowerFeb．2013DOI：10．3969／j．issn．1006—4729．2013．01．023二氧化钛光催化剂掺杂改性的研究进展张卓磊，王罗春，朱孟奇，武文燕，邢灿(上海电力学院环境与化学工程学院，上海200090)摘要：半导体材料TiO作为光催化剂得到了广泛的研究和应用．介绍了TiO光催化反应机理以及光催化剂掺杂改性的研究进展，包括金属离子、非金属以及金属／

2、非金属共掺杂，并且指出了TiO：光催化剂改性的研究热点和研究方向．关键词：TiO：光催化剂；掺杂改性；金属}金属中图分类号：0643．32文献标志码：A文章编号：1006—4729(2013)叭一0092—05ResearchProgressonModificationofTiO2PhotocatalyticZHANGZhuolei，WANGLuochun，ZHUMengqi，WUWenyan，XINGCan(SchoolofEnvironmentalandChemicalEgineering，Shangha

3、iUniversityofElectricPower，Shanghai200090，China)Abstract：SemiconductormaterialsTiO2asthephotocatalysthasbeenwidelystudiedandap—plied．MechanismofphotocatalyticreactionandmodificationofphotocatalystTiO2areintroduced，includingthemetalions，nonmetalandmetal／nonm

4、etalCO—doping．TheresearchaspectandhotspotonmodificationofTiO2photocatalyticispointedout．Keywords：TiO2photocatalytic；modification；metal／nonmetal1972年，FUJISHMAA发现锐钛矿型纳米二中的紫外线部分，因此对TiO光催化剂进行掺杂氧化钛(TiO)微粒在紫外光照射下能使水持续光改性，使其对太阳光的响应范围拓展至可见光区，解生成氢气和氧气；1976年，CAREYJH等

5、人首成为近年来光催化研究的热点．先采用TiO：光催化降解难降解的有机化合物联苯1TiO：光催化反应机理和氯代联苯J．由此，有关TiO等半导体光催化剂的研究成了近30年来材料化学以及环境科学领域在自然界中，TiO，主要以锐钛矿、金红石和的热点．TiO半导体光催化剂具有催化活性高、化板钛矿3种晶型存在．板钛矿是煅烧过程中锐钛学性质稳定、禁带宽度合适、环境友好、成本低廉，矿向金红石相转化的一个过渡相，在自然界中的以及对有机物降解无选择性等特点，被广泛地应用量很少，因此对其的研究也极少．锐钛矿型TiO：于有机污染物的

6、光催化降解、太阳能电池的组装，的光催化活性高于金红石相TiO，但也有研究指以及光分解水制氢气或氧气等领域的研究．但出，含有少量金红石相的锐钛矿TiO：具有更高的是Ti0，由于其禁带宽度的限制，只能利用太阳光活性J．锐钛矿型TiO的禁带宽度为3．2eV，收稿日期：2012—07—09通讯作者简介：张卓磊(1987一)，女，在读硕士，陕西咸阳人．主要研究方向为温室气体甲烷的减排．E—mailsnow1987zzl@126．com．基金项目：上海市教育委员会重点项目(12ZZ171)．张卓磊，等：二氧化钛光催化剂掺

7、杂改性的研究进展其能量相当于波长为387．5nm的紫外光，当所用光催化反应器的设计会影响光催化反应的传质和能量等于或者大于禁带宽度的光照射，即要在紫传热过程．外光的激发下才能显示催化活性．TiO：的光催化2．1非金属元素的掺杂特性是由其特殊的能带结构决定的．在紫外光的作用下，TiO的价带电子被激发到导带，产生高对非金属元素掺杂的研究主要集中在元素周活性的电子一空穴对，电子-空穴对转移到本体表期表中氧附近的元素，如B，C，N，S等．非金属元面后能被不同的点捕获，进而使空气中的氧及水素的掺杂一般是在TiO中引入晶

8、格氧空缺，或部活化产生活性氧自由基(o2-)和(OH·)自由基，分氧空位被非金属元素取代，使TiO的禁带窄0与H作用生成HO2-自由基，HO；自由基和化，从而拓宽其对光的响应范围．OH·自由基羟基具有很高的反应活性，当污染物非金属元素c和N掺杂的研究较多．GAO吸附于基表面时，就会与自由电子和空穴结合，发Hongtao等人¨用钛酸四丁酯作为沉淀剂合成了生氧化反应，从而分解污染物．N．TiO纳米晶体．