纳米二氧化钛可见光催化活性的最新研究进展

文章综述了近年来研究二氧化钛可见光催化活性的最新进展。其中主要包括氧化物掺杂、金属离子掺杂、非金属掺杂、染料敏化、二氧化钛表面复合与衍生、半导体耦合等,同时探讨了各种不同掺杂改性的机理。最后,对提高二氧化钛的可见光催化活性的研究方向与前景进行了展望。     

二氧化钛可见光光催化剂研究进展

综述了二氧化钛可见光化的一些理论观点及其改性技术的新进展,涉及染料光敏化、金属离子掺杂、贵金属沉积和复合半导体、非金属掺杂等,认为二氧化钛可见光化中的改性,实际上是使催化剂产生靠近导带或价带的内带隙的过程,并且这个新形成的带隙能使催化剂对可见光产生有效的响应。针对二氧化钛光催化剂实用化中存在的问题,指出有效地抑制电子复合是今后改性研究的重点,寻找低成本的光敏物质或使污染物本身具有较好的光敏化性能是今后光敏化研究的方向之一。     

提高纳米二氧化钛可见光光催化活性研究的进展

综述了近年来提高纳米TiO2可见光光催化活性的研究,主要包括:对纳米TiO2进行表面复合与衍生、金属离子掺杂、半导体偶合、非金属元素掺杂改性和染料敏化等技术,并分析了各种不同掺杂改性机理.最后,展望了提高纳米TiO2可见光光催化活性研究进展的前景.     

环境领域的二氧化钛基光催化剂负载和改性技术研究进展

在环境问题日益加剧的今天,二氧化钛基光催化剂因其具有优异的性质,是光催化领域中人们研究的热点。二氧化钛基光催化剂研究包括能源领域的光解水制氢、太阳能电池、水体内污染物的去除以及CO_2资源化利用等方面。本文综述了近年来国内外二氧化钛的负载和改性技术的研究进展。通过硅土类、聚合物类、玻璃类和碳材料等载体来负载二氧化钛,可有效解决其易流失、难回收和容易团聚的问题;以非金属掺杂、贵金属沉积、过渡金属离子掺杂、染料敏化和半导体材料复合等对二氧化钛进行改性研究,可有效减小二氧化钛半导体材料禁带宽度,能够有效降低电子和空穴复合的概率,增强二氧化钛基催化剂的可见光活性。并对未来的二氧化钛基光催化剂在环境中污水处理及大气有机污染物治理应用研究方面进行了展望。     

纳米二氧化钛复合材料降解水中污染物的研究

对金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料降低水中污染物的研究进展进行了论述；金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料相较于纳米二氧化钛，其禁带宽度变窄，提高了在可见光区的吸收性能，提高了光催化活性，提高了污染物降解率。     

掺碳二氧化钛光催化的研究进展

二氧化钛具有稳定性好、光效率高和不产生二次污染等特点.当前的研究工作主要是通过金属以及非金属的掺杂改性以提高其可见光活性以及抑制电荷复合.本文介绍了二氧化钛非金属碳掺杂改性的研究进展.分别就碳掺杂机理、制备方法、主要影响因素以及共掺杂等方面进行了详细的综述.     

纳米二氧化钛光催化剂共掺杂的协同效应

综述了近年来共掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展。对二氧化钛进行共掺杂,掺杂的元素产生协同效应,可以进一步提高二氧化钛的光催化降解效率。从促进二氧化钛可见光响应、抑制光生电子与空穴的复合、提高催化剂表面羟基含量以及其它协同效应等方面,阐述了共掺杂二氧化钛的协同作用机制,介绍了共掺杂二氧化钛协同作用的失效现象,并对共掺杂二氧化钛光催化剂未来的研究方向提出了建议。     

纳米二氧化钛光催化剂共掺杂的研究进展

综述了近年来纳米二氧化钛光催化剂共掺杂的研究进展。介绍了纳米二氧化钛光催化剂的作用机理,从促进二氧化钛可见光响应、抑制光生电子与空穴的复合、造成晶格缺陷,增加氧空位、提高二氧化钛光催化剂表面羟基含量等方面解释了纳米二氧化钛光催化剂掺杂改性的作用机理。分析比较了非金属与非金属共掺杂、非金属与金属共掺杂、金属与金属共掺杂等不同掺杂方式对二氧化钛光催化剂的催化性能影响,并对今后的研究方向提出了建议。     

非金属离子掺杂对二氧化钛光催化降解有机染料的研究进展

二氧化钛(TiO_2)是一种具有高化学稳定性、环境友好型和低毒性的半导体材料,广泛地应用于催化、传感、制氢、光学和光电等领域。然而作为光催化剂的二氧化钛存在带隙较宽、对太阳光的利用效率低等缺陷。通过对TiO_2改性,能增加晶体表面的活性位点或抑制光生载流子的复合,可以达到提高其光催化效率的目的。研究表明,将非金属离子掺杂到TiO_2的晶格中,可以减慢电子-空穴对的复合速率,是一种提高纳米TiO_2光催化活性的有效改性途径。讨论了非金属离子掺杂TiO_2的改性机理和使用非金属离子改性后的Ti O_2光催化剂降解常见有机污染物的最新进展,并对TiO_2光催化剂的改性前景做出展望。     

TiO2可见光催化研究进展

综述了国内外TiO2可见光催化研究方面的最新进展。从染料光敏化、复合半导体、金属离子掺杂、非金属元素掺杂及共掺杂光催化剂几个方面详细探讨该类复合TiO2的制备方法、催化机理、实际效果和缺点;较系统地介绍TiO2可见光催化剂的研究现状和前景。     

In situ hydrothermal synthesis of Y-TiO2/graphene heterojunctions with improved visible-light-driven photocatalytic properties

The Y-TiO₂/graphene heterojunctions were prepared using a facile one-pot hydrothermal method. The SEM and TEM images showed that titanium dioxide and flaky graphene were tightly bound together, and XPS indicated that yttrium was doped uniformly into the complex. The crystal phase of titanium dioxide in Y-TiO₂/graphene composite was anatase, and the yttrium doping caused distortion of the titanium dioxide lattice, resulting in a new valence type and more defects. An appropriate amount of yttrium doping and graphene modification significantly improved the separation of photogenerated electron-hole pairs. In the degradation of rhodamine B, the co-modification of yttrium and graphene effectively improved the photocatalytic activity under visible and UV–vis light irradiation. With the amount of yttrium increasing, the photocatalytic activity of the Y-TiO₂/graphene complex first increased and reached the highest level of 40% and 63% for visible and ultraviolet-visible light, respectively, when the ratio of yttrium was increased to 1.0%. The enhancement of photocatalytic activity can be explained by the presence of yttrium ions increased the visible light absorption of titanium dioxide. Besides, the synergistic effect between yttrium ions and graphene effectively improved the separation rate of photoinduced electron-hole pairs.     

非金属掺杂改性二氧化钛光催化剂研究进展

采用掺杂金属离子或非金属离子可增强TiO2光催化材料可见光响应能力.金属离子掺杂往往牺牲其紫外光区催化能力,而采用非金属掺杂不仅能够增强其可见光响应能力,且保持紫外区光催化活性,非金属离子掺杂将是TiO2光催化改性的重要方法.综述了近年来采用非金属离子掺杂改性TiO2光催化剂的最新研究.     

Remarkably enhanced photocatalytic activity by nickel nanoparticle deposition on sulfur-doped titanium dioxide thin film

To enhance the photocatalytic performance of titanium dioxide, the structures of both bulk and surface were modified. Doping of sulfur atoms to be substituted for lattice oxygen atoms of titanium dioxide was carried out to extend the light absorption by atmosphere-controlled pulsed laser deposition, which allows direct preparation of impurity-included thin film such as sulfur-doped titanium dioxide. On the other hand, to enhance the surface catalytic reaction, nickel nanoparticles were deposited at the thin film substrate by chemical vapor reductive deposition method, which is a novel preparation technique of metallic nanoparticles on the substrate surface. Obtained sulfur-doped titanium dioxide was found to possess sensitivity to visible light with the wavelength up to 550 nm, indicating the photocatalytic activity in visible region. Sulfur doping induced the dye degradation activity under visible light irradiation. When nickel nanoparticles were deposited, a remarkable enhancement of the hydrogen evolution activity through ethanol decomposition of more than 20 times as much as unmodified titanium dioxide thin film was accomplished. In addition, the stability of sulfur atom doped into titanium dioxide structure was investigated.     

掺氮TiO2的制备与进展

TiO2是一种重要的催化剂，通过掺氮改性能够使TiO2具有可见光催化性能。介绍了当前掺氮改性TiO2制备方法和研究状况，并对未来的发展趋势做了展望。     

Fe~(3+)掺杂提高二氧化钛的光催化活性

采用沉淀-水热的方法制备了Fe3+掺杂的TiO2光催化剂,通过XRD、Raman、XPS、UV-DRS等对催化剂的结构、光学吸收性质等进行了表征,并以罗丹明B为目标污染物对可见光催化活性进行了测试。实验结果表明:所制备的TiO2光催化剂为锐钛矿相结构;Fe3+的掺杂使得TiO2的初始吸收边明显向可见光区域拓宽,并且增强了TiO2在可见光区域的吸收;Fe3+掺杂后TiO2的可见光催化活性显著提高,以掺杂浓度为0.5%的TiO2光催化效果最好,在可见光下6h内可将罗丹明B溶液完全降解,降解率是未掺杂TiO2的4倍。     

聚苯胺改性负载型纳米二氧化钛的研究

采用悬浮聚合法制备聚苯乙烯微珠载体,通过矿化接枝技术将溶胶-凝胶法制备的纳米二氧化钛负载在微珠载体上,制成负载型纳米二氧化钛光催化剂。利用导电聚苯胺对负载型纳米二氧化钛光催化剂进行可见光改性研究,通过XRD,SEM等方法对负载型纳米二氧化钛光催化剂进行表征;通过光催化降解甲基橙实验评价了导电聚苯胺改性负载型纳米二氧化钛光催化剂在可见光条件下的光催化活性。实验结果表明：导电聚苯胺对负载型纳米二氧化钛光催化剂的改性,可有效改善负载型纳米二氧化钛光催化剂在可见光条件下的光催化性能,降解率提高了24.5%。     

非金属掺杂的第二代二氧化钛光催化剂研究进展

寻求廉价、环境友好并具有可见光光催化活性的第二代光催化剂将是光催化发展进一步走向实用化的关键。氮掺杂的TIO2是新发现的具有可见光光催化活性的复合光催化剂,非金属掺杂可以使复合物的复合禁带宽度小于TIO2的禁带宽度,从而使TIO2的吸收边向可见光移动。对TIO2的氮、碳、硫、卤素掺杂国内外研究现状进行了系统评述,分析了提高TIO2可见光活性的原因,指出非金属元素特别是氮元素的阴离子掺杂是在不降低紫外光催化活性的基础上实现可见光响应的较好方法。     

活性炭纤维负载镧氮共掺杂二氧化钛复合催化剂可见光下光催化性能研究

制备了活性炭纤维负载镧氮共掺杂二氧化钛复合光催化剂ACF,TLN·并在可见光下降解甲基橙以考察其催化活性。并在同等奈件下,对负载未掺杂二氧化钛的活性炭纤维样品ACFT1和未负载二氧化钛的空白活性炭纤维样品ACFT1进行了对比实验。结果表明,在可见光下ACFTLN降解能力ACACT1和ACF。其降解能力是吸附性能和光催化性能的协同作用,并拥有较好的可见光响应性。     

镧、碳共掺杂TiO2的制备及其可见光催化性能

为了更有效地利用太阳能,以钛酸丁酯为前驱体,硝酸镧和四丁基氢氧化铵为掺杂离子给体,通过改进的溶胶-凝胶法,成功制备了纯TiO₂和不同掺杂浓度的镧、碳掺杂和共掺杂TiO₂光催化剂.表征结果显示,共掺杂催化剂为锐钛矿型,具有较高的比表面积,感光范围拓展到可见光区.分别以甲基橙、罗丹明B和4-氯酚为降解物,氙灯、太阳光和自然光为光源,进行催化剂的光催化降解实验,结果表明,共掺杂催化剂活性高于未掺杂和单掺杂催化剂.降解结果显示,当共掺杂催化剂含0.5% La³⁺(摩尔比)、焙烧温度在500℃时具有最高的光催化降解效率.共掺杂TiO₂具备较高的可见光催化活性原因可能是碳掺杂降低了TiO₂禁带宽度,而镧掺杂同时维持了体系的电荷平衡.     

镍、碳共掺杂纳米二氧化钛薄膜的制备与光催化性能研究

为了增强纳米二氧化钛薄膜在紫外光下光催化降解罗丹明B溶液的能力,分别采用磁控直流溅射与射频溅射的方法,使用二氧化钛靶材、镍靶材、碳靶材,分别制备了碳非金属掺杂、镍金属掺杂以及镍、碳共掺杂的纳米二氧化钛薄膜,并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和紫外可见分光光度计（UV-Vis）进行表征。SEM结果表明,与纯二氧化钛薄膜相比镍、碳共掺杂纳米二氧化钛薄膜晶粒细化,比表面积增大,薄膜表面聚集体为不规则的多边形颗粒状,有利于增大与污染物的接触面积;XRD结果表明该薄膜的晶粒减小,加快了光生电子空穴对的分离;薄膜的吸收极限红移,禁带宽度减小。在紫外光照射下,镍、碳共掺杂纳米二氧化钛薄膜的光催化性能最优,1 h降解了29.54%的罗丹明B溶液。