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纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。
环境问题已严重影响现代文明的发展，有机污染物具有持久性的特点而长期威胁人类健康，开发和设计仅利用太阳能即可完成对有机污染物降解的新材料将会是解决环境问题的有效方法之一。
纳米TiO2作为一种光催化材料，具有优异的物理和化学性质，因而被广泛应用和重点研究。
本文就纳米TiO2材料的制备及其光催化性能展开探讨。
标签：纳米TiO2;光催化;制备方法;光催化效能引言半导体光催化技术是解决环境污染与能源短缺等问题的有效途径之一。
以二氧化钛为代表的光催化剂在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、光伏器件以及光催化领域表现出明显的使用优势.但是TiO2本身的弱可见光吸收、低电导率、高载流子复合速率限制了其在工业生产中的进一步使用。
科技工作者一般通过掺杂、半导体复合、燃料敏化、表界面性质改性等方法提高TiO2的光电化学性能，使其能在生产实践中广泛应用。
1、TiO2材料简介TiO2在自然界中的主要存在形态为金红石、锐钛矿和板钛矿三种晶型，其中金红石是TiO2的高温相，锐钛矿和板钛矿两种形态是TiO2的低温相。
在三种晶型中光催化活性最好的为锐钛矿型TiO2。
锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV 与之对应的激发波长为387nm。
所以，TiO2作为光催化剂在紫外光条件下具有催化活性，在可见光下一般没有活性。
只有对它的结构进行改性，使它的禁带宽度得以缩小，才可以实现材料在可见光条件下的催化降解反应。
改性的方式目前主要有以下几种方法：通过改变晶体内部结构来改变催化剂禁带宽度的离子掺杂方法，通过形成异质结改变能带结构的半导体复合法，提高催化剂对光的吸收能力的表面光敏化法，增大催化剂比表面积使晶粒细化的负载载体法等。
光催化材料中电子e一和空穴h十的浓度会影响有机物的降解速度。
粒径的减小能够使表面原子增加，使光催化剂吸收光的效率显著提高，使其表面e一和h十的浓度增大，从而提高光催化剂的催化活性。
《多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料制备及其作用机制的研究》篇一一、引言随着科技的进步与人们对生活品质要求的提高，防污抗菌材料成为了当今材料科学研究领域中的热门话题。
作为重要的防污抗菌材料之一，TiO2纳米材料因其在光照下能够催化产生具有强氧化还原性的自由基，在自清洁、抗菌及光催化等领域得到了广泛的应用。
本文着重研究了多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料的制备工艺及其作用机制，为进一步开发高性能的防污抗菌材料提供理论依据。
二、多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料的制备1. 材料选择与掺杂元素设计TiO2作为主体材料，我们选择了具有高活性的锐钛矿型。
同时，为了提升其性能，我们选择了多种元素进行掺杂，如氮（N）、碳（C）、铁（Fe）等。
这些元素的掺杂能够改变TiO2的电子结构，从而提高其光催化活性及防污抗菌性能。
2. 制备工艺采用溶胶-凝胶法结合高温煅烧工艺进行制备。
首先，将选定的掺杂元素与TiO2前驱体混合，形成均匀的溶胶。
然后，通过控制温度和湿度等条件，使溶胶凝胶化。
最后，在高温下进行煅烧，得到多元素掺杂的TiO2纳米材料。
三、多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料的作用机制1. 光催化机制多元素掺杂的TiO2纳米材料在光照下，能够吸收光能并激发出电子-空穴对。
这些电子和空穴能够与吸附在材料表面的氧气和水反应，生成具有强氧化性的羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·O2-），这些自由基具有强大的氧化能力，能够将有机物和细菌分解为无害的成分。
2. 防污机制由于TiO2纳米材料具有优异的光催化性能，能够有效地分解吸附在表面的污渍和油脂。
同时，其表面具有亲水性，能够有效地防止水滴和油滴的附着，从而达到防污的效果。
3. 抗菌机制多元素掺杂的TiO2纳米材料对细菌具有强烈的杀灭作用。
一方面，其光催化产生的自由基能够破坏细菌的细胞膜和细胞内的重要结构，导致细菌死亡。
另一方面，其表面具有微小的凹槽和凸起，可以破坏细菌的生物膜结构，进一步增强其抗菌效果。
第22卷第3期2008年6月 白城师范学院学报Journal of Ba i cheng Nor m al College Vo l .22,No .3June,2008 稀土铕掺杂纳米发光薄膜的制备及性质研究曹铁平,李跃军(白城师范学院化学系,吉林白城137000) 摘要:利用溶胶-凝胶法合成了稀土离子Eu 3+掺杂的氧磷灰石稀土硅酸盐C a 2Y 8(Si O 4)6O 2/Eu 3+发光薄膜,研究表明,稀土离子Eu 3+在Ca 2Y 8(Si O 4)6O 2基质中占据低对称性格位6h (C s ),并以其特征的红光发射(5D 0-7F 2)为主。
关键词:稀土离子;掺杂;薄膜;发光中图分类号:O614.1文献标识码:A文章编号:167323118(2008)0320018204收稿日期:2007-11-23作者简介曹铁平(6———),女,白城师范学院化学系副教授,硕士研究生,从事纳米材料研究;李跃军(6———),男,白城师范学院化学系副教授。
1 引言氧磷灰石稀土硅酸盐是一种非常著名的基质,掺杂稀土离子铕可以制备出优良的红光材料,作为一种红色发光粉用于彩色电视、阴极射线管以及高压汞灯中已经有很长的历史。
当用紫外光激发时其光致发光效率可以高达70%[1]。
一般说来,氧磷灰石稀土硅酸盐块材料发光粉是用固相法[2,3]制备的,而纳米颗粒可以用共沉淀法和水热法等来制备[4,5]。
我们利用Pechini 溶胶-凝胶法,以无机物为主要原料,制备了纳米发光薄膜,并对稀土离子Eu 3+在薄膜中的发光性质做了探讨。
2 实验部分将稀土氧化物按实验所需用量用HNO 3加热溶解,保持pH 值在2-3之间,冷却至室温后,加入一定量的乙醇和所需体积正硅酸乙酯,搅拌成均相,用自制的镀膜机以浸渍提拉法镀膜。
将膜在120℃干燥5小时,然后放于程序升温炉中以60℃/h 的升温速度升温至500℃保留2小时,预烧过的薄膜(Ca 2Y 7.2Eu 0.8(Si O 4)6O 2)以100℃/h 的升温速度烧结至所需温度(700℃-1100℃)并保留2小时。
文献综述课题名称：掺杂的稀土发光材料的研究课题类型：工程设计姓名：学号：学院：专业：年级：级指导教师：2011年12月30日掺杂的稀土发光材料的研究中文摘要简述掺杂稀土发光材料的发展进程及趋势,掺杂稀土三基色发光荧光粉的发现及对其组成､技术现状､还需重大突破的问题和技术研究发展方向｡对阴极射线管荧光粉的兴起和衰落作了简单描述,阐述了稀土与有机和无机化合物掺杂形成发光材料的制作工艺,分析稀土掺杂浓度与稀土发光强弱的的关系｡重点介绍氟化物转换发光材料方面的研究,如用水热法合成不同掺杂浓度Er3+ ､Tm3+ 和Yb3+ 的YLiF4 材料并研究Er3+ ､Tm3+ 和Yb3+ 在材料中的光吸收,同时在980 nm 红外光激发下样品的上转换发光特性｡利用正己醇或正己烷制成W/O微乳反胶团体系制备Gd2o3:Yb,Er上转换材料,在980nm 的红外光激发下,改变掺杂元素Yb和Er的比例,观察发现氧化物粉体发射出绿色和红色比例的上转换荧光,并分析其发生的原因｡而后对掺杂稀土发光材料国内外研究成果进行综述,简述了它几个研究应用方向,还需突破的问题｡关键词：掺杂的稀土发光材料稀土荧光粉三基色荧光粉 Er3+ Yb 3+ 转换发光材料氟化物THE RESERCH OF RARE EARTH LUMINESCENTMATERILSAbstractAn understanding of the history and development of a technology can be a tremendous aid in properly utilizing it for a given application. a brief history and overview is given for the rare earth luminescent materials tell the rare earth luminescent material research present situation,the rare earth luminescent material research progress,the rare earth luminescent material application,the rare earth luminescent material future forecasts several aspects to carry on the summary to the rare earth luminescent matenal.the rare earth luminescent material widely applies in the illumination,demonstration and examines three big domains,has formed the very big industrial production and the expense market scale,and forward emerging domain development.Key words: the rare earth luminescent material present situation apply future forecasts一、课题国内外现状自从1964年美国发明高效YVO4∶Eu和Y2O3∶Eu红色荧光粉和1968年Y2O2S∶Eu红色荧光粉[1，2]，并很快应用于彩色电视显象管（CRT）中，对稀土离子发光及其发光材料基础研究和应用发展发生划时代的转折点。
稀土掺杂氧化物光催化性能研究随着人们对环境污染的重视，光催化技术逐渐成为了新兴的环保治理方法之一。
其中，稀土掺杂氧化物是一类很具有潜力的光催化材料。
它具有许多优异的光电学和催化性质，因此引起了广泛的研究兴趣。
本文将着重阐述稀土掺杂氧化物的一些光催化性质的研究进展。
一、稀土掺杂氧化物的研究背景稀土元素从上世纪中期开始逐渐成为人们关注的重点材料。
稀土元素在有机物催化、气体催化和光催化反应等方面具有重要的应用价值。
掺杂稀土元素后的氧化物不仅在光催化领域表现出显著优异的性能，其在电催化反应、分离膜、气敏等领域也具有广泛的应用前景。
掺杂稀土元素后的氧化物在光催化反应中，具有高的光学吸收率、可调谐的电子结构、较强的电子传输性能和优异的催化效率。
这些性质都是通过调控稀土元素的价态、晶格结构和表面形貌来实现的。
二、稀土掺杂氧化物的光催化性质1、对可见光的吸收性能稀土元素由于其独特的光物理和化学性质，在材料中具有很强的吸收、发射和转移电荷等特点。
因此，稀土掺杂的氧化物材料可以在紫外线和可见光等波长范围内吸收光线，这是它们优异的光催化性能的重要基础。
研究发现，不同稀土元素掺杂下的氧化物材料对可见光的吸收能力不同。
如，采用Y3+、La3+、Eu3+和Gd3+等稀土元素分别掺杂于TiO2纳米晶体中，可见光吸收能力依次增强。
其中，Eu3+掺杂的TiO2纳米晶体在全光谱范围内具有较好的吸收性能。
2、电子传输和储存在光催化反应中，光生载流子的传输是影响催化效率的关键因素。
稀土掺杂氧化物材料的电子传输性质较高，这可以通过电学测试和荧光探针法进行表征。
研究显示，掺杂稀土元素后的氧化物材料具有高的电子传输速率和良好的电子传输能力。
此外，在电子储存方面，稀土掺杂氧化物材料的电子具有较长的寿命，极大地提高了其在持续光催化反应中的催化能力。
3、表面缺陷结构稀土掺杂氧化物的表面结构特征与其催化性能密切相关。
表面的缺陷和孔结构是影响催化能力的重要因素。
第52卷第11期表面技术2023年11月SURFACE TECHNOLOGY·347·TiO2-SiO2多功能薄膜的制备及其性能研究向军淮，徐志东，王军*（江西科技师范大学 江西省材料表面工程重点实验室，南昌 330013）摘要：目的改善普通玻璃的防雾性能。
方法采用溶胶−凝胶法在玻璃表面制备均匀透明的x TiO2-(1−x)SiO2（x为1.00、0.75、0.50、0.25、0）复合薄膜。
利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征TiO2-SiO2复合材料的微观结构和表面形貌，通过紫外可见近红外分光光度计、接触角测试仪测试TiO2-SiO2复合薄膜的光学性质和润湿性，通过热水浴实验评价镀膜前后玻璃的防雾性能。
结果XRD测试结果表明，TiO2-SiO2复合材料由锐钛矿相TiO2和非晶相SiO2构成，其相结构随着TiO2含量的变化而变化。
SEM和AFM结果表明，在TiO2-SiO2复合薄膜中，当SiO2的物质的量分数小于50%时，TiO2-SiO2复合薄膜表面均匀致密、粗糙度低；当SiO2的物质的量分数大于75%时，复合薄膜表面出现了孔洞和大颗粒，粗糙度增大。
光学性质测试结果表明，在TiO2-SiO2复合薄膜中，当SiO2的物质的量分数大于50%时，镀膜后的玻璃在可见光范围内的平均透过率高于85%。
润湿性测试结果表明，镀膜后玻璃表面的亲水性明显增强，当SiO2的物质的量分数小于50%时，TiO2-SiO2复合薄膜的接触角低于5°，表现为超亲水。
防雾性能测试结果表明，在玻璃表面制备TiO2-SiO2复合薄膜后，玻璃具有良好的防雾性能。
评价了0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的耐久性，在室内放置60 d后，0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的平均透过率在84%以上，且具有防雾性能，表明其耐久性较好。
结论在玻璃表面制备的0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜在可见光范围内具有高透明度和良好的防雾性能，且该薄膜的耐久性较好。
稀土掺杂纳米氧化物的制备与性质研究随着现代科技的不断发展和应用，对于新材料的需求也越来越高。
其中，稀土掺杂纳米氧化物在材料领域中的应用广泛，其具有优异的物理化学性质、磁性和光学性能，因此备受关注。
本文将就稀土掺杂纳米氧化物的制备与性质研究进行阐述。
一、稀土掺杂纳米氧化物的制备方法稀土掺杂纳米氧化物制备方法主要分为物理法、化学法和生物法三种。
1.物理法物理法包括溅射法、激光蒸发法、电子束蒸发法等。
这些方法的共同点是利用高能束流作用在靶材上，使其蒸发或解离，产生氧化物的气态物质，然后在低压环境下通过各种反应方式使这些原子聚集起来形成纳米氧化物。
2.化学法化学法包括水热法、溶胶凝胶法、共沉淀法、气相沉积法等。
这些方法的共同点是将含有稀土离子的化学试剂与其他化学试剂进行反应，产生氢氧化物沉淀，然后通过采用较高温度或其他化学期限进行处理，促使沉淀物稳定且具有规则晶体结构。
3.生物法生物法包括生物合成法、细胞介导法等。
这些方法的共同点是利用生物体内的化学酶、酵素等在低温、中性或低温、碱性等条件下引导或催化化学反应，促使一些物质形成。
二、稀土掺杂纳米氧化物的性质研究1.物理性质稀土掺杂纳米氧化物的大小、形状、分布等是影响其物理性质的主要因素之一。
研究表明，稀土掺杂纳米氧化物的光学、磁学、电学性质随着粒子尺寸的减小而发生显著变化，其中表面效应、量子限制效应等是引起这些性质变化的主要原因。
2.化学性质稀土掺杂纳米氧化物的表面活性和化学反应性较高，常在化学催化、储及应用等领域得到广泛应用。
在催化作用中，通过改变其表面化学性质，如表面酸碱度、表面活性等，其催化活性、选择性和稳定性得到显著提高。
3.生物性质稀土掺杂纳米氧化物在生物领域中的应用主要表现在生物成像、生物分析、疾病治疗等方面。
利用稀土掺杂纳米氧化物的荧光特性，可制备出高灵敏度、高选择性的生物传感器，用于细胞成像等方面。
三、稀土掺杂纳米氧化物的应用前景稀土掺杂纳米氧化物的应用前景被广泛关注和期待，在制备新型材料、新型器件、新型催化剂、生物医学领域等发挥着重要作用。
