掺杂改性纳米TiO2光催化剂的作用机理及改性途径

TiO2掺杂改性已成为光催化材料的研究热点.从光催化材料的结构特点、能级结构、光生电子空穴对作用等方面介绍了TiO2掺杂改性的作用机理,综述了近年来光催化掺杂改性途径的最新发展,并对TiO2光催化材料掺杂改性研究的发展方向提出了建议.     

金属离子掺杂TiO2光催化剂及其表征技术的研究进展

光催化技术在环境保护领域备受青睐,TiO2光催化剂化学性质稳定、毒性低、便宜,但禁带宽度较大、电子空穴复合率较高.为提高TiO2的光催化性能,以金属离子掺杂改性TiO2是最有效方法之一.综述了近几年国内外金属离子掺杂改性TiO2的研究进展,分析了过渡金属掺杂,稀土金属掺杂,共掺杂改性的作用机理;并且对目前的金属掺杂Ti...     

稀土元素与N共掺杂TiO2光催化剂的研究进展

TiO2作为一种重要的光催化剂,对其进行掺杂改性可有效扩展其光谱响应范围,提高其光催化活性。介绍了稀土元素与N对TiO2进行共掺杂改性的机理及研究现状,分析了共掺杂对TiO2晶体结构、电子结构以及光学性能、氧化还原性能的影响,总结了稀土元素与N共掺杂改性TiO2存在的问题以及今后的研究前景。     

共掺杂改性TiO2光催化剂的研究进展

TiO2具备化学稳定性好、催化活性高、无污染、价格低廉等优点,在光催化领域有广阔的发展前景,但禁带宽度较大、可见光吸收能力差等缺点影响了TiO2在生产生活中的推广利用.本文综述了共掺杂改性TiO2在光催化领域的研究进展,介绍了纳米TiO2的光催化机理,分析比较了金属与金属共掺杂、非金属与非金属共掺杂、金属与非金属共掺杂三种改性方式对TiO2光催化性能的影响;指出共掺杂改性可以通过降低禁带宽度、产生可见光效应、抑制光生电子空穴复合等方式提高TiO2的光催化活性;总结了有关共掺杂作用机理和离子间协同作用的研究成果,提出了当下共掺杂改性TiO2研究存在的不足之处,并对今后的研究方向进行了展望.     

氧化钛基光催化材料的离子掺杂和酸化改性

本文基于光催化反应的机理分析,采用了金属离子掺杂和表面酸化相结合的改性方法对TiO2颗粒做了优化处理.对改性后的样品利用XRD、FTIR和PL等测试技术对样品进行了表征并以亚甲基兰为模拟污染物进行了光催化降解实验.结果表明包覆在粉体表面的新相以金红石为主;Fe离子掺杂降低了光生电子和空穴的复合几率;表面酸化增加了TiO2表面以双齿桥方式配位的羟基,此种羟基对TiO2光催化活性有重要影响;铁离子掺杂和表面酸化协同的改性方法可以明显提高TiO2粉体的光催化活性.     

新型纳米TiO2基光催化材料的修饰和改性

纳米TiO2作为典型的光催化材料一直受到人们的广泛关注,实现TiO2可见光响应的方法包括贵金属沉积、半导体氧化物复合、过渡金属或非金属掺杂以及表面染料敏化等,这些改性方法分别通过阻止光生电子-空穴的复合、窄化带隙、合理的价带匹配等措施提高光催化效率,其中掺杂是改善TiO2催化性能较简便且有效的方法.对有机-无机杂化材料的进一步器件化以及在生命科学领域内的应用探索将是有机功能化表面修饰研究方向的未来热点.     

S和La共掺杂对锐钛矿相TiO_2微观结构和性能的影响

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了纯TiO2、S和La分别单掺杂及共掺杂锐钛矿相TiO2的晶体结构、电子结构、光学性质及带边位置,结果表明,S掺杂后TiO2的晶格常数、原子间的键长和原子电荷都发生了变化,导致掺杂后的八面体偶极矩增加,从而有利于光生电子-空穴对的分离,提高TiO2的光催化性能;S掺杂TiO2禁带中出现杂质能级,从而将TiO2的光谱响应红移至可见光区;La掺杂TiO2杂质能级出现在导带而非禁带中,带隙有所减小,吸收光谱的阈值波长发生了一定的红移;而S、La共掺杂TiO2的光谱响应范围向可见光区明显拓展,且氧化还原能力增强,因此S、La共掺杂可显著提高TiO2光催化性能。     

功能材料二氧化钛光催化反应活性的研究

TiO2是一种高效节能的光催化功能材料,本文分析了TiO2光催化技术研究现状,探讨了光催化反应机制,并详细讨论了影响TiO2光催化反应活性的主要因素:(1)一般而言,锐钛矿型TiO2的光催化活性高于金红石型TiO2;(2)晶粒尺寸小,光生电子和空穴从TiO2体内扩散到表面的时间短,它们在TiO2体内的复合几率减小,光催化活性高;(3)金属离子掺入TiO2晶格中可能引起晶格位置缺陷或改变结晶度,抑制电子与空穴的复合,延长载流子的寿命,从而使光催化性能得以改善;(4)贵金属沉积可提高催化剂表面光生载流子的分离效率,有利于生成更多的·OH;(5)半导体耦合可提高系统的电荷分离效果,扩展对光谱吸收范围.     

半导体TiO2光催化剂及其有机光敏化研究进展

半导体TiO2光催化研究是当今化学、材料和环境科学等学科研究的一个热点领域。比较评述了通过掺杂改性、结构修饰和有机光敏化拓宽TiO2可见光波长响应范围和提高光催化量子效率等的研究进展、面临的主要问题和发展趋势。     

稀土Sm掺杂TiO2第一性原理计算及光催化性能评价

以钛酸四丁酯和六水合硝酸钐为原材料,采用溶胶-凝胶法制备了纯二氧化钛及镧系稀土钐(Sm)掺杂改性TiO2光催化剂。基于密度泛函理论第一性原理,采用分子模拟对纯TiO2及Sm掺杂改性TiO2光催化剂的电子结构进行计算分析,并对样品进行表征。以卤素灯为可见光源,目标污染物为一氧化氮(NO)气体,评价了各样品在可见光条件下对NO气体的光催化活性。结果表明,Sm掺杂改性能调整TiO2晶体的内部电子结构,Sm3+取代Ti 4+形成氧空位及晶格缺陷,引入中间杂质能级,抑制光生电子与空穴的有效复合,降低带隙宽度,提升光催化剂的光响应范围及光催化活性。在稀土Sm掺杂量为0.2%(质量分数),煅烧温度为550℃,光照时间为40min的条件下,Sm掺杂改性TiO2光催化剂对NO的降解率达到81.74%。