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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。
毕业设计（论文）外文文献翻译文献、资料中文题目： Bi掺杂的TiO2纳米颗粒的制备以及它的可见光催化性能文献、资料英文题目：文献、资料来源：文献、资料发表（出版）日期：院（部）：专业：班级：姓名：学号：指导教师：翻译日期： 2017.02.14Preparation of Bi-doped TiO2 nanoparticles and their visible lightphotocatalytic performanceHaiyan Lia,b, Jinfeng Liua, Junjie Qiana, Qiuye Lia, Jianjun Yanga,*Bi掺杂的TiO2纳米颗粒的制备以及它的可见光催化性能摘要：采用钛酸纳米管最为Ti的前驱体通过水热生长法合成了Bi掺杂的TiO2光催化剂。
样品通过X-射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和X-射线光电子能谱仪进行材料的表征来确定材料的形貌以及组成。
甲基橙（MO）被选为模式污染物来在可见光下评价Bi掺杂的TiO2纳米颗粒的光催化性能。
我们发现Bi离子没有进入到TiO2的晶格中，反而以BiOCl的形式存在。
获得的BiOCl-TiO2复合纳米材料在可见光下对甲基橙显示出很好的光催化活性。
样品中Bi/Ti比率为1%和水热处理的温度为130℃时，合成的材料的光催化活性是最高的。
此外，本文还讨论了BiOCl-TiO2复合纳米材料的光催化降解的机理以及增加光催化活性的原因。
合成的材料在降解4-氯酚的时候也显示出很高的光催化活性。
1. 介绍二氧化钛（TiO2）是一种很有前途的光催化剂，因为它生物化学稳定性强、耐光腐蚀和耐化学腐蚀、无毒并且价格低廉，在空气净化、水体净化和光催化分解水方面的应用已经被广泛的研究。
虽然TiO2光催化氧化降解有机污染物确实显示出很高的活性，但是有两个主要原因限制了它的实际应用：一是它对太阳光的利用率低下（只能利用紫外光区域的光），二是TiO2的光生电子和空穴的复合效率高。
学年论文题目：Ti3+或者氧空位自掺杂二氧化钛:化学缺陷的新视角学院：物理与电子工程学院专业：物理学学生姓名：学号：指导教师：简短评语成绩：指导教师签名：Ti3+或者氧空位自掺杂二氧化钛:化学缺陷的新视角作者：Juan Su，Xiaoxin Zou和Jie-Sheng Chen翻译123摘要：金属氧化物的化学缺陷是一个无机电晶体材料的重要研究方向。
这是因为（i）相当一部分缺陷或瑕疵存在于金属氧化物材料中(ii）出现的缺陷有时甚至决定了材料的物理、化学特性；(iii）更重要的，缺陷不可避免的对材料的特性产生不利影响:正确地认识 " 缺陷工程学 " 使能改良为所需的特性，甚至是在自然材料中不是可得的一些新型有用的功能特性。
基于这些观点，我们了解钛氧化物化学缺陷(例如Ti,TiO2),并在研究多功能的金属氧化物方向努力进行研究,并在这方面特意给予高度重视。
经讨论，把部分精力放于合成氧空位/Ti3+自掺杂TiO2材料和受欢迎的的缺陷对材料的特性及应用的影响。
在这个评论中,把重心集中在代表性的金属制的氧化物（也就是，TiO2), 按预期提出一些新视角在金属氧化物的常见化学缺陷，并促进金属氧化物材料的“缺陷工程学”的发展。
1. 引言钛（Ti）是地壳中的第九大元素（0.63%) ，它的含量仅次于大量存在的 O 、Si 、Al 、Fe 、Ca 、Na 、K和Mg。
[1]二氧化钛（TiO2)作为钛的最重要的氧化物，它主要以三种晶型（锐钛矿、金红石和板钛矿）存在, 是一种多功能的金属氧化物材料2-8。
二十的世纪初期以来，TiO2已经在商业中被当作白色染料,防晒添加剂等等。
,这些传统的应用主要是基于它特殊的物理化学性质，例如:高的折射率,强的紫外线吸收的能力、优越的化学稳定性和丰富的含量。
[2-8]在1972 年， Fujishima 和Honda发现在紫外线的照射下TiO2电极上发生了水的电解。
TiO2纳米光催化剂的制备及其性能表征的开题报告一、选题背景随着城市化进程的加速和人类生活水平的提高，环境污染问题日益突出。
其中，空气污染是一个长期困扰人们的问题，尤其是细颗粒物（PM2.5）造成的健康危害愈加明显。
因此研究高效、环保、低成本的空气净化技术成为当今重要的研究方向之一。
纳米光催化技术是目前较为先进的空气净化技术之一。
其中，钛白粉（TiO2）作为一种重要的光催化材料，具有价格低廉、化学稳定、无毒无害等优点，成为纳米光催化材料的重要代表之一。
但是，传统的TiO2微晶体材料的光催化性能较差，主要是由于低光捕获效率和表面缺陷导致的。
针对上述问题，纳米光催化技术被发展出来。
通过将TiO2微晶体控制在纳米尺度下制备出TiO2纳米光催化剂，其具有相对于TiO2微晶体材料更高的比表面积、更强的吸附能力和更快的光反应速率。
因此，纳米光催化技术可以利用光氧化和光还原反应来分解和转化有毒有害气体和溶解性污染物，从而实现空气净化的目的。
二、研究目的和意义本课题主要目的是制备TiO2纳米光催化剂，并对其光催化性能进行表征，为进一步研究空气净化提供一种新的思路和方法。
具体研究内容包括：1.以不同合成方法制备TiO2纳米光催化剂。
2.通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对制备的TiO2纳米光催化剂进行形貌、结构、晶相等的表征。
3.利用偏光显微镜（PLM）、X光光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等手段对制备的TiO2纳米光催化剂的光催化性能进行评价和表征。
通过研究TiO2纳米光催化剂制备和性能表征，将有助于探索新型高效空气净化技术，为环境保护和人类健康作出更多的贡献。
三、研究内容和方法3.1 研究内容（1）合成TiO2纳米光催化剂的不同方法的比较研究（2）对制备的TiO2纳米光催化剂进行形貌、结构、晶相等的表征（3）对制备的TiO2纳米光催化剂的光催化性能进行评价和表征3.2 研究方法（1）制备TiO2纳米光催化剂同时采用水热法、气相法和氧化钛溶胶凝胶法等不同方法制备TiO2纳米光催化剂，根据不同制备条件比较不同方法的差异。
TiO2溶胶的制备及其光催化性能一、实验目的1•掌握水解法制备TiO2溶胶的基本原理；2.掌握多相光催化反应的催化剂活性评价方法；3•掌握紫外分光光度计的测试原理。
二、TiO2光催化简介1•光催化反应原理自从1972年日本学者Fujishima和Honda在n型半导体TiO2单晶电极上实现了水的光电催化分解制氢气以来，多相光催化技术开始引起世界各行各业科技研究者的极大关注。
半导体多相光催化技术作为一种环境友好型的新型催化技术，在环境治理、新能源开发以及有机合成等领域都有着广泛的应用。
TiO2是n型半导体，根据固体能带理论，TiO2半导体的能带结构是由一个充满电子的低能价带(valenceband，V.B.)和空的高能导带(conductionband，C.B.)构成。
价带和导带之间的不连续区域称为禁带(禁带宽度Eg)。
TiO2(锐钛矿)的Eg=3.2eV,相当于387nm光子的能量。
当TiO2受到波长小于387nm的紫外光照射时，处于价带的电子就可以从价带激发到导带(e-)，同时在价带产生带正电荷的空穴(h+)，从而形成电子-空穴对。
当光生电子和空穴分别扩散到催化剂表面时，和吸附物质作用后会发生氧化还原反应。
其中空穴是良好的氧化剂，电子是良好的还原剂。
大多数光催化氧化反应是直接或间接利用空穴的氧化能力。
空穴一般与TiO2表面吸附的H2O或OH-离子反应形成具有强氧化性的氢氧自由基OH・，它能够无选择性氧化多种有机物并使之彻底矿化，最终降解为CO2、H2O等无害物质。
而光生电子具有强的还原性可以还原去除水体中的金属离子。
光催化过程的基本反应式如下：TiO2+hv(>TiO2的禁带宽度3.2eV)—h++e-h ++e -—>hv （或热量）H 2OH ++OH -OH -+h +f•OHH 2O+h +f•OH +H+空气中游离氧的作用就犹如电子的受体，可形成超氧负离子・02-,超氧负 离子与羟基自由基一样也是强氧化还原活性的离子，它们可以氧化和降解半导 体表面上甚至其附近的许多细菌和其他有机物。
纳米二氧化钛的制备及其光催化性能杜锦阁;姚朝宗【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2012(23)4【摘要】Nano-TiO2 particulates were prepared by hydrothermal method and sol-gel method, respectively. The morphology and crystalline structure of as-prepared nano-TiO2 were analyzed by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Their photocatalytic activity was evaluated in relation to photocatalyzed degradation of Rhodamine B at room temperature. Results indicate that nano-TiO2 catalyst synthesized by hydrothermal method consists of anatase and rutile phases with a smaller size of about 50 nm, and it has good photocatalytic activity. Besides, nano-TiO2 prepared by sol-gel method consists of anatase phase alone after calcination at 550 ℃;, and it has a larger size of about 80 nm.%分别采用水热法和溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米粉体；利用X射线衍射仪和扫描电镜分析了两种方法制备的TiO2粉体的形貌和晶体结构,并测定了纳米TiO2粉体对罗丹明B 的光催化降解活性.结果表明:采用水热法制备的TiO2纳米粉体含有锐钛矿相和金红石相,粒径较小,大约为50 nm,而且分散均匀,光催化性能良好；采用溶胶-凝胶法制备的TiO2粉体经过550℃煅烧后仍然为锐钛矿相,而且粒径较大,大约为80 nm.【总页数】3页(P78-80)【作者】杜锦阁;姚朝宗【作者单位】新乡医学院三全学院,河南新乡453003;新乡医学院三全学院,河南新乡453003【正文语种】中文【中图分类】O614【相关文献】1.负载型纳米二氧化钛光催化剂制备及其光催化性能研究 [J], 朱新锋;杨家宽;肖波;王秀萍2.钆掺杂纳米二氧化钛光催化剂的制备及其光催化性能研究 [J], 杨辉;李芬;刑宝岩3.高钛渣提钛制备纳米二氧化钛及其光催化性能的研究 [J], 王小禾;王凯;隋丽丽;董微;常红;吴囡;莫大森4.膨胀石墨负载纳米二氧化钛光催化剂的制备、表征与其光催化性能 [J], 黄绵峰;郑治祥;徐光青;吴玉程5.磁载纳米二氧化钛光催化剂的制备及光催化性能 [J], 王继库;陈浩;赵丽娜;王春莲;徐占林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
掺杂二氧化钛光催化剂的制备、表征及可见光光催化性能自1972年Fujishima和Honda发现Ti02电极光解水以来,二氧化钛半导体光催化材料由于在水和空气净化及太阳能转化方面具有广泛的潜在应用前景而被人们深入研究。
Ti02的禁带较宽(锐钛矿为3.2 eV),只能被紫外光激发,不能充分利用太阳光,限制了它在实际中的应用。
对其进行掺杂改性,使其成为能够被可见光激发的光催化剂,多年来成为光催化研究领域的热点。
本文主要围绕掺杂Ti02可见光光催化剂的合成、表征和性能等方面的研究开展了如下工作：以钛酸盐纳米管为前驱体和硝酸铁为掺杂剂,通过浸渍煅烧的方法制备了Fe3+掺杂Ti02纳米棒光催化剂。
所制备的样品用扫描电镜,透射电镜,X射线衍射,X射线光电子能谱,N：吸附-脱附和紫外可见漫反射光谱进行了表征。
以丙酮作为污染物,来测定样品在空气中的可见光光催化活性。
光催化试验表明,Fe3+掺杂增强了Ti02纳米棒可见光光催化活性,当铁钛原子比在0.1-1.0%的掺杂浓度时,其光催化活性高于商用Degussa P25和没有掺杂Ti02纳米棒。
尤其是当铁钛原子比在0.5%时,Fe3+掺杂Ti02纳米棒的光催化活性是P25的2倍多。
这种高活性是下列因素协同作用的结果：一维纳米结构增强载流子的传输,Fe3+掺杂增强了对光子的吸收和对可见光的响应范围,缩小了Ti02的禁带宽度以及降低了其光生电子和空穴的复合速率。
同时,我们也采用第一性原理对Fe3+掺杂Ti02纳米棒的电子结构进行了研究和讨论。
以水热合成法制备的高能面Ti02纳米片为前驱体和硫脲为掺杂剂,采用热处理的方法制备了高可见光活性的氮和硫共掺杂的高能面Ti02纳米片光催化剂。
掺杂剂硫脲的含量影响热处理后掺杂样品的结晶程度和晶粒尺寸。
N、S共掺杂通过N2p、S3p轨道和02p 轨道间的杂化,降低了掺杂后高能面Ti02纳米片光催化剂的禁带宽度,从而使掺杂的Ti02纳米片具有强的吸收可见光光子的能力,且使掺杂后的Ti02纳米片对光的响应吸收范围拓宽到可见光区。
毕业设计（论文）纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究1 绪论二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。
二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。
二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑[1]；它又具有锌白一样的持久性。
二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
在过去的研究中，用半导体粉末对水、油和空气中的有毒有机化合物进行光催化降解和完全矿化引起了人们的大量关注。
由于抗光腐蚀性，化学稳定性，成本低，无毒和强氧化性，二氧化钛被作为应用最广泛的光催化剂来光降解水和空气中的有毒化合物。
但是二氧化钛具有较大的带隙（锐钛矿相二氧化钛为3.20ev）因此，只有较小一段太阳光区域，大约为2%~3%紫外光区可被应用[2]。
人们尝试用各种制备方法，如贵金属掺杂、氧化物复合、表面修饰等等方法，防止和减少电子与空穴的复合，提高催化剂的光催化活性。
众所周知，吸附和催化的效率与固体的孔径及表面积有关，因此，对二氧化钛进行修饰、改性及增大比表面积是提高光量子效率和增大反应速率的一个有效的方法与途径。
1.1 TiO2的结构与基本性质1.1.1物理常数及结构特征表1 TiO的物理常数1.1.2 TiO2的结构特征在自然界中，TiO2存在三种晶型结构，即金红石、锐钛矿和板钛矿。
这些结构的区别取决于TiO68-八面体的连接方式，图1-1是TiO68-八面体的两种连接方式，锐钛矿结构是由TiO68-八面体共边组成，而金红石和板钛矿结构则是由TiO68-八面体共顶点且共边组成。
锐钛矿TiO2中的每个八面体与周围8个八面体相连，金红石TiO2中每个八面体与周围10个八面体相连。
事实上锐钛矿可以看做是一种四面体结构，而金红石和板钛矿则是晶格稍有畸变的八面体结构[3]。
简单地认为锐钛矿比金红石活性高是不严谨的，它们的活性受其晶化过程的一些因素影响。
