二氧化钛光催化剂研究进展
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二氧化钛光催化材料研究现状与进展二氧化钛光催化材料是一类应用广泛且备受关注的催化材料。
它具有优异的光催化性能,可有效利用可见光波段吸收光能,将水和空气中的有机污染物和有害物质转化为无害物质。
二氧化钛光催化材料在环境治理、清洁能源、光电器件等领域具有广阔的应用前景。
本文将介绍二氧化钛光催化材料的研究现状与进展。
二氧化钛是一种重要的半导体光催化材料。
它具有良好的化学稳定性、光稳定性和物理稳定性,且价格低廉、易于合成。
二氧化钛的光催化性能主要依赖于其晶型、表面形貌、晶粒尺寸、杂质掺杂等因素。
迄今为止,已有许多方法被提出来改善二氧化钛的光催化性能。
在二氧化钛的晶相中,主要有锐钛矿相(anatase)和金红石相(rutile)。
锐钛矿相的光催化性能优于金红石相,因此提高二氧化钛中锐钛矿相的含量,可以增强其光催化性能。
目前,常用的方法是通过控制合成条件、添加特殊添加剂或利用碳掺杂来增加锐钛矿相的含量。
除了晶型控制外,二氧化钛的表面形貌对其光催化性能也有重要影响。
研究表明,具有高比表面积和多孔结构的二氧化钛光催化材料具有更高的光催化活性。
为了增加二氧化钛的比表面积,一种常用的方法是通过溶剂热法或水热法合成纳米二氧化钛颗粒。
此外,还可以利用模板法、电化学沉积等方法来制备具有特定结构和形貌的二氧化钛纳米材料。
此外,晶粒尺寸也是影响二氧化钛光催化性能的重要因素。
通常情况下,具有较小晶粒尺寸的二氧化钛材料显示出更高的光催化活性。
制备细颗粒二氧化钛的方法包括溶胶-凝胶法、燃烧法、等离子体法等。
最后,元素掺杂是另一个重要的改善二氧化钛光催化性能的方法。
常用的掺杂元素有金属离子(如铁、铜、铬)、非金属离子(如硼、氮、碳)和稀土元素。
元素的掺杂可以改变二氧化钛的能带结构和光吸收性能,从而提高光催化活性。
总之,二氧化钛光催化材料的研究领域非常广泛,存在许多值得深入探索的问题和挑战。
虽然已经取得了一些进展,但仍然需要进一步研究和改进,以实现其在环境治理、清洁能源等领域的应用。
《基于二氧化钛的催化剂光催化甲醇直接脱氢性能及反应机理研究》篇一一、引言随着能源危机和环境问题的日益突出,开发高效、清洁、可持续的能源转化技术已成为当前研究的热点。
甲醇作为一种潜在的生物质能源,其直接脱氢制备甲醛或氢气等高附加值化学品,具有重要的应用价值。
其中,基于二氧化钛(TiO2)的催化剂光催化甲醇直接脱氢技术因其环境友好、操作简便等优点备受关注。
本文旨在研究基于二氧化钛的催化剂光催化甲醇直接脱氢的性能及反应机理,为该领域的研究提供理论依据。
二、研究方法本研究采用二氧化钛为催化剂,对甲醇进行光催化直接脱氢。
通过改变二氧化钛的晶体结构、晶粒尺寸及表面性质等因素,考察其对甲醇脱氢性能的影响。
采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对催化剂的微观结构进行表征。
通过光谱分析、质谱分析等手段,对反应过程进行监测和分析。
三、基于二氧化钛的催化剂光催化甲醇直接脱氢性能(一)催化剂性质对甲醇脱氢性能的影响研究发现,二氧化钛的晶体结构、晶粒尺寸及表面性质对甲醇脱氢性能具有显著影响。
其中,锐钛矿型二氧化钛具有较高的光催化活性,有利于甲醇的脱氢反应。
此外,较小的晶粒尺寸和较高的比表面积也有助于提高催化剂的活性。
在光照条件下,二氧化钛表面的光生电子和空穴能够有效激活甲醇分子,促进其脱氢反应。
(二)反应条件对甲醇脱氢性能的影响反应条件如光照强度、温度、压力等也会对甲醇脱氢性能产生影响。
实验结果表明,适当的光照强度和温度有利于提高甲醇的脱氢速率和产物选择性。
过高或过低的温度和光照强度均会导致催化剂活性降低,甚至使催化剂失活。
此外,反应压力对甲醇脱氢性能的影响较小,但在高压下有利于提高产物的收集效率。
四、反应机理研究(一)催化剂表面反应过程在光照条件下,二氧化钛表面的光生电子和空穴能够激活甲醇分子,使其发生断键和重排等反应。
其中,光生电子主要参与甲醇分子的还原反应,而空穴则参与氧化反应。
二氧化钛光催化氧化的研究进展二氧化钛(TiO2)是一种广泛应用于光催化氧化反应中的半导体材料。
其广泛应用的原因之一是其独特的光电化学性质,能够在紫外光照射下产生强氧化性的自由基和电子。
近年来,研究人员不断提出新的方法来改善二氧化钛的光催化性能,以应用于环境污染治理和清洁能源生产等领域。
本文将综述近年来二氧化钛光催化氧化研究的进展。
首先,研究人员通过改变二氧化钛的晶体结构和形貌来提高其光催化性能。
例如,在研究人员将金属或非金属掺杂到二氧化钛中,可以有效地提高其光催化活性。
金属掺杂(如银、铜、铁等)能够提高二氧化钛的吸光能力,并生成更多的光生电子和空穴,从而增强催化反应。
非金属掺杂(如氮、硫、碳等)则改变了二氧化钛的能带结构,使其光催化活性发生明显变化。
此外,通过调控二氧化钛晶体的形貌和构造,如纳米颗粒、纳米线、纳米片等,能够提高光的吸收和扩散能力,进一步增强光催化性能。
其次,研究人员通过负载二氧化钛光催化剂来提高其催化活性。
将二氧化钛负载在其他材料上,如石墨烯、氧化石墨烯、纳米碳管等,能够提高光催化剂的表面积和吸附性能。
这样一来,反应物能够更充分地与光催化剂接触,从而提高反应的效率和选择性。
同时,负载材料的载体还能够提供额外的功能,如富集光催化剂、调控光催化剂的吸附性能等,进一步提高光催化性能。
第三,研究人员还通过光敏剂的引入来提高二氧化钛的光催化性能。
光敏剂通常是一种具有高吸光度和高光电转换效率的有机化合物,能够在可见光区吸光,并通过电荷转移和能量转移过程与二氧化钛相互作用。
在光照条件下,光敏剂吸收光能并中转给二氧化钛,激发光生电子和空穴,从而增强光催化反应。
此外,通过合理设计光敏剂的结构和功能分子,还可以实现更精确的光催化反应,如选择性催化、串联催化等。
最后,基于二氧化钛的光催化氧化研究还涉及到载流子的传输和分离。
在光催化反应中,电子和空穴的有效传输和分离对于光催化反应的效果至关重要。
因此,研究人员通过调整二氧化钛的电子结构和界面性质,或者引入电子传输助剂(如导电聚合物、金属催化剂等)来提高载流子的传输和分离效率,从而增强光催化性能。
二氧化钛光催化降解塑料研究进展近年来,塑料污染成为全球环境的重要问题之一、随着经济的快速发展和人口的增加,塑料垃圾的产生呈现出急剧增加的趋势。
而传统的塑料处理方法往往效果较差,并且对环境造成了很大的压力。
因此,寻找一种高效、环保的塑料降解方法成为了一个紧迫的课题。
近年来,光催化技术在环境治理领域得到了广泛应用。
二氧化钛作为一种重要的光催化剂,具有较高的光催化活性和化学稳定性,因此被广泛应用于降解有机污染物、净化废水等领域。
同时,二氧化钛光催化降解塑料也成为一个研究的热点。
二氧化钛能够通过光催化反应将光能转化为化学能,从而引发有机物的氧化降解。
这是因为二氧化钛具有较高的价带和较低的导带能级,而塑料具有较高的导带能级和较低的价带能级,因此塑料能够与二氧化钛形成电子-空穴对,并引发光催化反应。
研究表明,二氧化钛光催化降解塑料的过程中主要存在三个步骤:吸附、电子转移和化学反应。
首先,塑料颗粒会吸附在二氧化钛表面,然后塑料颗粒会从固体相上释放出来,并与二氧化钛表面的活性位点发生电子转移。
最后,塑料颗粒在电子转移的作用下发生氧化、光解等反应,从而完成降解过程。
然而,二氧化钛光催化降解塑料研究仍面临着一些挑战。
首先,目前对于光催化降解塑料的机理研究还不够深入,需要进一步探索光催化降解的反应路径和产物。
其次,二氧化钛光催化降解塑料的效率还不够高,需要提高二氧化钛的光催化活性和稳定性。
此外,目前的研究多集中在实验室尺度上,还需要进一步研究二氧化钛光催化降解塑料的工程应用。
为了提高二氧化钛的光催化活性,一些研究人员采取了改性二氧化钛的方法。
例如,将银纳米颗粒负载到二氧化钛表面,可以显著提高二氧化钛的光催化活性。
此外,还有人通过改变二氧化钛的晶相、粒径和表面形貌等方法来提高其光催化性能。
同时,一些研究还探索了光催化剂的组合使用,如将二氧化钛与其他半导体材料组合使用,以增强光催化降解塑料的效果。
总的来说,二氧化钛光催化降解塑料是一项有巨大潜力的研究课题。
改性二氧化钛光催化剂得研究进展摘要:采用掺杂非金属或非金属可增强TiO2光催化材料可见光响应能力。
金属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。
本文简单叙述了添加非金属和过渡金属改性二氧化钛光催化剂的原理方法及其进展。
掺杂非金属改性二氧化钛光催化剂包括了掺杂氮,掺杂碳。
掺杂过渡金属改性二氧化钛光催化剂包括掺杂铁,掺杂银,掺杂锆。
关键词:改性;二氧化钛;非金属;过渡金属;光催化剂1 引言自从发现TiO2光催化特性以来,以TiO2为代表的光催化环保材料得到广泛的研究⑴。
TiO2是目前应用最广泛的光催化剂,具有活性高、稳定性好和无毒、价廉等优点。
已成为目前最引人注目的环境净化材料,广泛应用于环境保护的各个领域。
TiO2以其无毒、氧化能力强和稳定性好而在污水处理、空气净化、杀菌消毒及制备具自洁抗菌等功能的新型材料方面有着广阔的应用前景.TiO2相对其他半导体光催化剂而言,活性相对较高,但由于TiO2半导体的能带较宽(Eg= 3.2 eV),其对太阳光的利用率较低(4%).只有在紫外光的激发下才能表现光催化活性,因此对二氧化钛进行改性,使其在可见光甚至是室内光源的激发下产生活性是目前众多研究者的研究热点。
2 掺杂元素改性二氧化钛的基本原理TiO2具有较宽的能带间隙,只有在紫外光下才具有光催化活性,为使其具有可见光催化活性,必须直接或间接改变其能带结构,缩小其能带间隙。
采用元素掺杂提高TiO2的可见光催化活性都是基于提高其光生电子-空穴的分离效率,抑制电子-空穴的重新结合来提高其量子效率⑵。
有些科学家认为适当的元素掺杂能够在价带和导带之间形成一个缺陷能量状态,而这种缺陷能量状态可能靠近价带,也可能靠近导带。
这种缺陷能带为光生电子提供了一个跳板,从而可以利用能量较低的可见光激发价带电子而传输到导带,使吸收边向可见光移动。
3 掺杂非金属改性二氧化钛催化剂掺杂非金属改性二氧化钛光催化性的研究很多。
TiO2光催化剂及其性能研究随着人们对环境保护意识的逐渐增强,环境问题已经成为人们关注的重要议题之一。
其中,水污染问题尤其严重,如何有效地处理废水和污水已经成为一个重要的研究领域。
而TiO2光催化剂,作为一种重要的废水处理材料,已经受到越来越多的关注。
TiO2光催化剂,简单来说,就是一种以二氧化钛(TiO2)为主要组成部分的催化剂。
通过光照的方式,能够将废水中的有机物和无机物分解为水和二氧化碳等环境友好的物质。
相比于传统的化学废水处理方法,TiO2光催化剂不需要添加大量的化学物质,不会产生二次污染,并且在处理污水的同时还能够利用太阳光进行自我再生,降低了经济成本。
在TiO2光催化剂的研究中,主要有以下几个方面需要注意。
第一,TiO2的晶相类型。
TiO2晶相类型的不同对其光催化性能有着显著的影响。
在一般情况下,锐钛矿相(anatase)的TiO2比金红石相(rutile)的TiO2具有更好的光催化性能。
因此,在TiO2光催化剂的制备和研究中,需要选择锐钛矿相的TiO2作为主要的组成部分。
第二,TiO2的表面积。
TiO2的表面积越大,其光催化活性就越高。
因此,在TiO2光催化剂的制备中,需要采用纳米材料制备方法,以获得高表面积的TiO2纳米颗粒。
同时,为了进一步提高TiO2的表面积,一些研究人员还通过表面修饰等方式,对TiO2纳米颗粒进行了进一步改进。
第三,TiO2的光吸收范围。
由于TiO2只能吸收紫外线(UV)光线,因此其在太阳光照射下的催化活性受到了很大的限制。
为了解决这个问题,研究人员提出了一系列方案,如添加其他光吸收剂或利用掺杂的方法扩展TiO2的吸收范围。
这些方法在提高TiO2的光催化活性方面取得了显著的进展。
除了上述三个方面,还有一些其他的TiO2光催化剂相关研究也十分重要。
例如,TiO2光催化剂的载体、光照条件、反应器类型以及催化剂复合材料等问题都需要得到有效的解决。
同时,在实际应用中,TiO2光催化剂也需要考虑到一些具体的问题,如操作成本、催化剂寿命等方面的问题。
氮掺杂二氧化钛的电催化性能研究进展摘要二氧化钛作为近年来热门的光催化材料,得到大家广泛的关注与研究,而氮掺杂二氧化钛具有令人瞩目的优势也逐渐成为人们研究的热点。
本文综述了氮掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法,并对其多种光催化剂机理进行简述,最后阐述了氮掺杂二氧化钛催化材料在环境污染等方面的应用及其研究进展,并对氮掺杂二氧化钛材料的发展前景提出展望。
关键字氮掺杂二氧化钛电催化催化活性一、前言在推进可持续化建设的当今社会,环境污染、食品医疗安全卫生问题等越来越受到公众的重视和关心。
环境污染问题一直是非常棘手的世界性难题,受到大家的关注,现在好多地方及领域仍然采取填埋、焚烧等方式进行垃圾处理,这样不仅无法解决有害有毒物质的污染问题甚至会对环境造成二次污染,如垃圾中的有毒物质渗透到土壤中导致土地、地下水源等被污染,而焚烧的垃圾也会释放大量有毒气体污染空气,因此寻找一种垃圾处理的有效方式亟待解决。
由日本东京大学教授Fujishima和Hon da⑴于1972年发现的二氧化钛的光催化特点,使得二氧化钛在改善环境污染以及垃圾处理等方面的用处初显于世并带来极其广泛的应用前景。
二氧化钛(TiO2)具有成本低廉、化学稳定性好、比表面积大、光催化效率高和不产生二次污染等优异特点,因此是一种应用广泛且极具潜力的光催化材料[1-3],并且广泛应用于空气净化、抗菌杀菌、太阳能敏化电池以及光催化处理环境污染物等众多领域[4]。
但是,TiO2 目前在实际应用中仍存在很多困难,阻碍其应用的一个重要因素就是激发光波长问题。
由于TiO2 半导体禁带宽度较宽为 3.2 eV,其对应的波长为387 nm,属于紫外光区,而紫外光只占到达地球表面太阳光的6%-7%,在太阳光谱中占绝大多数的可见光部分(能量约占45%)未得到有效利用⑹。
在1986年Sato等⑺就发现氮的引入可使TiO2具有可见光活性,但是十几年来一直没有引起人们的重视,直到2001年Asahi[8]在Science上报道了氮替代少量的晶格氧可以使TiO2 的带隙变窄,在不降低紫外光下活性的同时,使Ti02具有可见光活性,才掀起了非金属元素掺杂Ti02的热潮,而其中,N掺杂型TiO2具有令人瞩目的优势,目前已经成为世界性研究热点N掺杂TiO2的主要制备方法现如今N掺杂TiO2的技术已得到极大的发展,因此制备方法也多种多样,比如用来制备N掺杂TiO2粉体的气氛下灼烧法、水解沉淀法、溶胶-凝胶法、机械化学法等,以及用来制备N掺杂TiO2薄膜的磁控溅射法、脉冲激光沉积法、金属有机化学气相沉积法等。
g—C3N4-TiO2光催化研究进展环境污染和能源短缺已经给人类的健康和生命带来了巨大的危害,因此,它们已经成为全社会面临的两个全球性问题。
光催化作为解决环境和能源问题的有效途径,已经成为时代的需要,引起了研究者的广泛关注。
在众多半导体光催化剂中,TiO2已经成为环境净化的标杆,用于多种有机物、病毒、细菌、真菌、藻类和癌细胞研究领域,可以将有机污染物完全降解并矿化成CO2、H2O和无害无机物。
但是,TiO2的禁带宽度仅为3.2ev,对地球太阳光的吸收利用率仅占5%,所以,研究者们提出了许多改性方法。
1TiO2改性研究进展在已经研究的各种光催化剂中,TiO2被认为是最有潜力的一种,因为它具有成本低、无毒、性能稳定的优点。
在实际应用中,二氧化钛因其较强的光催化性能、化学和生物惰性、高光化学稳定性被广泛应用于有机化合物的分解中。
然而,传统TiO2在催化效果上存在缺陷,主要是由以下两个方面引起的。
一方面,约3.2 eV的带隙使其只能吸收紫外线区域的光,对可见光的吸收几乎为零,从而没有有效利用地球太阳光资源;另一方面,光生电子和空穴的复合现象严重,极大地限制了TiO2的催化性能[1-3]。
目前,已经报道了各种提高TiO2催化活性的改性方法,如非金属氧化物负载、半导体材料表面吸附可发生敏化的染料,或带有磁性的Fe离子混摻等,都很有效的激发了光催化活性。
G.Scarduelli等采用射频磁控法制备了TiO2、N掺杂TiO2、V(钒)掺杂TiO2和V-N共掺杂TiO2薄膜。
研究表明,N掺杂、V掺杂和V-N共掺杂分别使TiO2的带隙降低到3.0eV、2.8eV和2.5eV。
通过对亚甲基蓝、氯酚和硝基苯酚降解观察到,与单掺杂和未掺杂TiO2相比,因可见光吸收光谱拓宽和降低光生电荷复合等因素,V-N共掺杂TiO2具有最高的光催化活性。
Mehrzad Feilizadeh等采用溶胶-凝胶法成功地合成了镧系/聚乙二醇修饰的TiO2(La/Peg/TiO2)。
二氧化钛光催化剂研究进展工业催化张春明摘要:催化是工业生产中追求高效率、高纯度、低耗能的有效手段。
纳米TIO2以光催化凭着可以利用可见光进行催化反应而受到催化领域的亲昧,就纳米TIO2光催化剂目前的研究状况展开论述,并列举了TIO2光催化剂应用领域和目前的制备方法。
讨论了光催化剂的发展前景,揭示了目前光催化技术对当代化工事业的影响,并对未来的发展发表了预期的倡想。
关键词:二氧化钛光催化剂纳米材料研究进展前言通俗意义上讲触媒就是催化剂的意思,光触媒顾名思义就是光催化剂。
催化剂是加速化学反应的化学物质,其本身并不参与反应。
光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。
光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术,在中国大陆我们会用光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。
典型的天然光催化剂就是我们常见的叶绿素,在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。
总的来说纳米光触媒技术是一种纳米仿生技术,用于环境净化,自清洁材料,先进新能源,癌症医疗,高效率抗菌等多个前沿领域。
目前光催化反应已经在废水处理这一领域逐渐成效。
光催化氧化具有很强的氧化能力,在环境污染治理等方面显示出了巨大的应用潜力,是近年来国内外的一个热点研究领域。
由于TiO2半导体光催化具有生物降解所无可比拟的速度快、无选择性、降解完全等优点,又在价廉、无毒、可以长期使用等方面明显优于传统的化学氧化方法,在环境污染治理方面具有广阔的应用前景。
另外最新研究成果显示将TIO2 光催化分子负于磁性,可有效的进行分离回收和再生循环使用。
因此,可磁分离的技术的研究成果更为TIO2 光催剂的应用进展画上了光辉的一笔。
作为高新技术纳米材料。
纳米TiO2的制备方法主要分为气相法和液相法,前者包括氢氧火焰水解法、气相氧化法、钛酸盐气相水解法和气相分解法等,后者则包括溶胶一凝胶法、微乳法、水解法、水热合成法和一步合成法等。
尽管气相法制备的TiO2粉体粒度小、纯度高、分散性好,但工艺复杂、成本高且对设备和原料的要求较高。
相比而言,液相法制备TiO2的工艺简单、成本低廉、设备投资小,已成为国内研究纳米TiO2常用的方法。
现主要列举有关制备TiO2 光催化剂的研究进展。
1.光催化剂光催化是在光的辐照下使催化剂周围的氧和水转化成极具活性的氧自由基,氧化能力极强,几乎可分解所有对人体或环境有害的有机物质。
可用作光催化剂化合物,大多是具有半导体性质的,如Ti02、ZnO、WO3以及CdS、ZnS等。
TiO2是最常用的光催化剂,因为他的光化学稳定性好,无毒且与人体相容性好[1]。
1.1.光催化反应的发现1972年Fujishima等[7]报道了在可持续发生水的氧化还原反应,并产生氢气,这个特性引起了环保领域科研工作者的极大兴趣,从此开创了半导体光催化技术的新纪元。
TiOz因光催化活性高、氧化能力强、无毒、化学稳定性好、价廉等优点而最受重视。
在提高半导体催化活性方面,金属或金属氧化物与半导体复合组成的光催化剂发展得非常迅速,制备和开发纳米二氧化钛成为国内外科技界研究的热点。
1.2.Ti02光催化剂作用原理当Ti02吸收光子能量后,其价带上的一个电子跃迁到导带;原价带保留一个空缺,称为空穴,带正电荷。
跃迁电子和电空穴都及不稳定,可供给周围介质,使其还原或氧化。
因为Ti02的带隙宽约为3.2eV,必须是紫外线的能量(波长380nm)才能激发。
产生的电子-空穴对迁移至Ti02表面,分别进行还原(电子)、氧化(空穴)反应.2.Ti02纳米光催化剂的应用领域2.1. Ti02纳米光催化剂薄膜对人工品状体表面修饰作用复杂性白内障,如葡萄膜炎性、糖尿病性、外伤性及先天性白内障,因术后炎症反应明显,可导致晶状体前膜、瞳孔后粘连及后发性白内障等并发症的发生。
因此减轻炎症反应、减少人工晶状体前膜及后发性白内障的形成成为人工晶状体修饰方面的研究目标。
光催化是近20年来最活跃的化学研究领域之一,纳米TiO:光催化剂具有化学性质稳定、生物相容性良好及受光激发后产生氧化还原反应等特点,可以有效的杀伤病毒、细菌、肿瘤细胞等有机物。
本实验模拟人工晶状体表面修饰的方法对玻璃薄片表面进行TiO:修饰,在实验条件下观察纳米TiO:光催化剂薄膜受光激发后对牛晶状体上皮细胞(Lens epithelium cells,LEC)的杀伤作用,为寻求一种具有动态、持续、安全抑制LEC、炎症细胞增生,又具备杀伤细菌功能的人工晶状体表面修饰材料提供理论依据[1]。
2.2.含氯酚废水的处理目前含氯漂白技术在我国依然是一种重要的纸浆漂白技术,由于漂白废水携带大量有机氯化物等毒性物质(如氯酚等),对水体产生了严重污染。
因此,针对如何去除此类毒性物质的研究越来越受到广大科学工作者的关注,光催化降解就是其中的方法之一.大多数研究者将重点放在催化剂的改性及配伍方面,也有部分研究者开始考虑利用其他能场的协同效应来强化光催化降解(如利用微波辅助光催化降解氯酚,利用放射性物质60Co-r源辐照降解4-氯酚等)。
超声波作为一种重要的能场,其协同光催化降解氯酚物质的研究并不多,因此需进一步探索和研究超声波协同光催化降解氯酚废水的过程[2-3]。
2.3.纳米TiO2增强MQ硅树脂硅橡胶性能硅橡胶具有优异的耐高低温、耐候、耐臭氧、抗电弧、电气绝缘性、耐化学品、高透气性及生理惰性等优点,因而在航空、宇航、电气电子、化工仪表、汽车、机械等工业以及医疗卫生、日常生活的各个领域得到了广泛的应用川。
其中加成型硅橡胶由于硫化过程不产生副产物,收缩率极小且强度高,在高温下的密封性及抗返还性比缩合型好,而越来越得到人们的重视。
未增强的硅橡胶力学性能很差,因此龙江省石油化学研究院;东北林业大学的宁志强、徐晓沐、郊明伟等人通过试验得到如下结论:1) MQ硅树脂增强的硅橡胶中,加人少量纳米二氧化钦改性后,能够改善硅橡胶的力学性能,其硬度和断裂伸长变化不大,而拉伸强度和抗撕强度提高;2) MQ硅树脂增强的硅橡胶中,加人少量纳米二氧化钦改性后,硅橡胶耐热性提高;3) MQ硅树脂增强的硅橡胶中,加人少量纳米二氧化钦改性后,硅橡胶的溶胀比降低,凝胶质量分数和交联密度增加[4]。
2.4.杀菌方面的应用随着生活水平的提高,人们对工作和生活环境的卫生日益重视。
一般杀虫剂能使细胞失去活性,但细菌被杀死后,可释放出致热和有毒的组分如内毒素,因此各种环保型的抗菌功能材料应运而生,并获得了迅速发展。
利用纳米Ti02光催化产生的光生电子与光生空穴与催化剂表面吸附的H2O或OH形成具有强氧化性的活性经基或超氧离子,与细菌细胞或细菌内组分进行生化反应,彻底杀死细菌,同时还能降解由细菌释放出的有毒复合物,防止内毒素引起二次污染。
利用纳米Ti02相继制成了抗菌陶瓷、抗菌塑料、抗菌涂料、抗菌自洁玻璃、抗菌不锈钢和抗菌纤维等制品。
另外,纳米Ti02在中央空调的杀菌、杀菌涂料等方面,都能实现抗菌、抗霉和净化空气等功能[11]o C.Hu等人通过对AgI/Ti02复合的光催化剂的杀菌性能进行了研究,在可见光照射下,该催化剂可高效杀死大肠杆菌和葡萄球菌,而且检测表明,细菌完全分解为C的氧化物或小分子有机物。
3.纳米TiO光催化剂的制备现状22.1.液相法Ti02由于具有光催化、电学、热稳定和化学稳定等方面的优良性能,在太阳能转化、紫外光吸收、污水处理和颜料等领域具有广阔的应用前景,已经成为重要的无机功能材料。
纳米Ti02的研究进一步扩大了Ti02的应用范围,纳米级Ti02的备方法已经成为材料研究的焦点之一。
纳米Ti02的制备方法主要分为气相法和液相法,前者包括氢氧火焰水解法、气相氧化法、钛酸盐气相水解法和气相分解法等,后者则包括溶胶一凝胶法、微乳法、水解法、水热合成法和一步合成法等。
尽管气相法制备的Ti02粉体粒度小、纯度高、分散性好,但工艺复杂、成本高且对设备和原料的要求较高。
相比而言,液相法制备Ti02的工艺简单、成本低廉、设备投资小,已成为国内研究纳米Ti02常用的方法[5]。
2.2.气相法气相法主要包括化学气相沉积法、溅射法、钛醇盐气相分解法、蒸发一凝聚法等,2006年8月广东吉必时科技实业有限公司公布的一气相法纳米二氧化钛的制备工艺[10],其细节是:一种气相法纳米二氧化钛的制备工艺,该工艺将四氯化钛经过汽化后与反应气体混合,充分混合的四氯化钛和反应气体通过燃烧喷嘴输入反应室,在反应室中利用反应气体燃烧生成的高温和水分进行高温水解缩合反应。
燃烧喷嘴采用双层通道结构,外层为燃烧气体通道,内层为四氯化钛和反应气体通道,这种设计结构可以防止燃烧喷嘴的火焰回流以及为反应提供充分的热量,同时防止粒子在反应室内壁的沉积。
反应生成的二氧化钛粒子经过聚集、分离、脱酸和浮选等工序最后获得纳米二氧化钛粉体。
这种工业有工艺连续化程度高,非常适宜工业化生产,生产的纳米二氧化钛粒子具有活性高、分散性好、粒径分布均匀等优点。
另外还有很多的其他方法。
目前制备纳米TiO2的方法非常多,而且各有其优缺点,现有的制备方法大多存在原料价格高、工艺设备复杂、生产成本居高不下、活性较低,以及在液相体系应用过程中难于回收等一系列问题。
由此可推知纳米二氧化钛制备的发展趋势:(1)光催化材料正在从零维纳米材料向一维纤维、二维薄膜,以及以各种材料为载体的方向发展;(2)材料成分由单一的二氧化钛向多组分的复合材料方向发展;(3)从利用紫外灯等人工光源向利用太阳CI光自然光源方向发展。
因此,随着纳米材料体系和各种超结构体系研究的开展和深入,纳米Ti02超细粒子的制备技术将会得到日益改进。
光催化剂反应器的研究4.Ti024.1 光源的选择4.1.1纯下几的催化光源由下飞光催化机理可知,光催化的进行首先需要能量等于或大于半导体禁带宽度的光线照射,这样才能激发价带上的电子跃迁至导带,在价带上产生相应的空穴。
用作光催化的主要有2种晶型:锐钦矿型和金红石型,其中锐钦矿型的催化活性较高。
锐钦矿型的带隙为3.Zev,光催化所需人射光最大波长为387.srun,所以用纯纳米下伍为光催化剂,需要外加紫外光源照射。
一般使用的光源是紫外灯,包括黑光灯(主波长为365nln),普通低压汞灯(主波长为254nlu),杀菌灯(主波长为254run,属于低压汞灯的1种)等。
杨庆等人用纯下仇降解甲醛时,对比了杀菌灯与黑光灯的降解情况,发现主波长为254lun的杀菌灯降解率明显高于主波长是365zun 的黑光灯,约提高了19.0%。
因为紫外光波长越短,其产生的光子能量越高,则激发催化剂的光量子效率也越高,从而有利于光生电子一空穴对产率的提高,推动了光催化降解反应。
由此可知,在进行纯叭q降解时,选择波长较短的紫外灯源如杀菌灯,节q催化活性会更佳。