纳米光催化材料。 (2)

6种常见的光催化材料
1 什么是光催化材料
光催化材料是一种用于光催化反应的特殊材料，它能将光能转换成化学能量，使反应达到光能驱动的效果。

具有良好的光催化性能、高选择性、高活性和可控度等特点。

2 常见的光催化材料
(1)氧化钛：它是最常用的光催化材料之一，具有良好的光化学性能，能够有效地将可见光能转换成化学能量，用于光驱动水体中污染物的去除，消除由空气污染物引发的健康问题。

(2)氧化锌：氧化锌是另一种常用的光催化材料，具有良好的光催化性能，能有效地利用可见光转换成化学能量，用于水体中污染物的降解。

(3)氧化亚铁：氧化亚铁也是一种常用的光催化材料，它能有效利用可见光将光能转化成化学能量，有效控制空气中的污染物。

(4)氧化铝：氧化铝是一种有效的光催化材料，具有良好的光催化性能，可有效地转化可见光的光能成为化学能量，有效控制空气中的污染物。

(5)金属和金属氧化物卤化物：金属和金属氧化物卤化物也可用作光催化材料，具有分离能力强，反应速率快，复杂度低等特点，能够有效地将光能转化成化学能量进行污染物的去除。

(6)纳米材料：纳米材料也是一种常见的光催化材料，由于纳米材
料具有表面积大，分子排列密集等特点，可大大提高其表面光吸收率，可将光能转换成化学能量，有效降解污染物。

3 总结
光催化材料是一种用于光驱动反应的特殊材料，它能有效将可见
光转化成化学能量，有效去除水中和空气中的污染物，消除由污染物
引发的健康问题。

常见的光催化材料包括氧化钛、氧化锌、氧化亚铁、氧化铝、金属和金属氧化物卤化物、纳米材料等。

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。

Vol 137No 13・72・化　工　新　型　材　料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第37卷第3期2009年3月基金项目:江苏省生态环境材料重点实验室开放基金(XKY2007002)作者简介:王旭(1974-),男,硕士,讲师,从事功能材料的研究。

溶胶2凝胶法制备TiO 2及其光催化性能研究王　旭　程俊华　陈嘉兴(盐城工学院材料工程学院,盐城224009)摘　要　采用溶胶2凝胶法制备TiO 2,以甲基橙为模型污染物,考察了影响TiO 2光催化活性的主要因素,并采用SEM 和XRD 等方法对样品进行了表征。

结果表明:在450℃下煅烧2h 后,可以制得具有较高光催化活性的TiO 2粉末。

当甲基橙溶液中TiO 2的质量浓度为1.0g/L 时,光催化效果最佳;TiO 2粉末主要具有锐钛矿型晶体结构。

关键词　溶胶2凝胶法,TiO 2粉末,光催化Study on photocatalytic activity of TiO 2prepared by sol 2gel methodWang Xu Cheng J unhua Chen Jiaxing(School of Materials Engineering ,Yancheng Instit ute of Technology ,Yancheng 224009)Abstract TiO 2powder was prepared by sol 2gel method.It was determined the influencing factors by the methyl or 2ange as model pollutants.The obtained TiO 2were characterized though XRD ,SEM ,etc.The results showed that TiO 2ex 2presses optimal photocatalytic activity when the powder was calcinated for 2hours at 450℃and the proper dosage of TiO 2was 110g /L ,and the prepared TiO 2powder was anatase phase.K ey w ords sol 2gel method ,TiO 2powder ,photo catalysis TiO 2作为一种新型多功能材料,以其无毒、光催化活性高、稳定性高、氧化能力强、能耗低、可重复使用等优点而成为最优良的光催化材料[1]。

苏州科技大学材料科技进展化学生物与材料工程学院材料化学专业题目：纳米二氧化钛的制备及光催化*名：**学号：**********指导老师：***起止时间：5月20日——6月8日纳米二氧化钛的制备及光催化吕岩（苏州科技学院，化学与生物工程材料学院，江苏，苏州，215009）摘要:纳米二氧化钛是种重要的纳米材料，其在众多领域有着广泛的应用。

本文主要介绍纳米二氧化钛的多种制备方法，包括化学气相法(化学气相沉积法、化学气相水解法等)、液相法( 溶胶凝胶法、沉淀法、水热合成法等)两大类,并分析了各种工艺的优劣。

并介绍纳米二氧化钛光催化反应原理,基本方法,影响因素,及其广泛的应用。

通过介绍纳米二氧化钛的制备及光催化的研究，更深刻理解其在生产生活中应用。

关键词：纳米TiO2，制备方法，光催化.The study on preparation of nanometer TiO2 and photocatalyticLv Yan(University of Science and Technology of Suzhou,School of Chemical and Biological Engineering Materials,Jiangsu,Suzhou,215009) Abstract: A s an important nanomaterial nanometer TiO2 has wide app lications in many fields, such as environmental production. Preparation methods of nanomaterial TiO2w ere briefly summarized, including chemical gas phase method( CVD and chem ical gas phase hydro lysis method etc. ) and liquid phase method( sol- gelmethod, precipitation method, hydrothermal synthesismethod etc. ). The advan tages and disadvanges o f everym ethod w ere analyzed. Introduce nano TiO2reaction principle, basic method, influence factors, and its wide application. Through the introduction of the preparation of nano TiO2 research, a deeper understanding of its application in the production and living.Key words: nanometer T iO2; preparation method, photocatalysis引言：纳米二氧化钛是一种新型的光催化无机功能材料，由于其粒径在1~ 100 nm 之间, 具有粒径小、比表面积大表面活性高、分散性好等特点, 表现出独特的物理化学性质。

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二氧化钛纳米光催化性能的研究实验目的：1.了解Tio2光催化降解有机染料的原理。

2.掌握Tio2光催化活性评价的方法。

实验原理：光催化以半导体如Tio2，Zno，cds，wo3，sno2，Zns，srTio3等作催化剂。

其中Tio2具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点。

Tio2是目前广泛研究、效果较好的光催化剂之一。

半导体之所以能作为催化剂是由其自身的光电特性所决定的。

半导体粒子的能带结构。

通常情况下是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成。

它们之前由禁带分开。

当光子能量高于半导体带隙能（如Tio2,其带隙能为3.2eV）的光照射半导体时，半导体的价带电子发生带间跃迁，即从价带跃迁到导带。

从而使导带产生高活性的电子（e-），而价带上则生成带正电的空穴（h+），形成氧化还原体系，从而在催化剂表面产生具有高活性的羟基自由基（·oh），·oh 具有很强的氧化性，可以氧化很多难降解的有机化合物（R）。

仪器与试剂仪器：电子天平（精度0.1mg）；电磁搅拌器；烧杯（250mL,100mL,50mL）;锥形瓶（400mL）；夹套式光催化反应器；125w自整流汞灯光源；石英比色皿；紫外可见光谱仪。

试剂：Tio2(p25)；次亚甲基蓝；甲基橙Tio2的光催化性能测试：实验步骤（1）称取15mg次亚甲基蓝，溶解于375ml水中，配制成40mg/L 的次亚甲基蓝溶液作为模拟污染物。

（2）称取98mg二氧化钛，分散到100ml次亚甲基蓝溶液中，避光搅拌半个小时，使二氧化钛和次亚甲基蓝达到吸附平衡，然后开启125w自整流汞灯，在照射时间分别为0、30分钟、60分钟、90分钟、120分钟、150分钟后各取样5ml，然后离心分离除去催化剂，得到上清液。

纳米二氧化缺光催化技荷介^纳米光催化探用二氧化金太(TiO2)半^髓的效鹿启攵勤材料表面吸附氧和水分，走生活性氢氧自由基(OH.)和超氧陪雕子自由基(02-), ^而^化舄一希重具有安全化孥能的活性物筲起到碳化降解璞境污染物和抑菌杀殳菌的作用。

纳米二氧化金太(TiO2)光催化利用自然光即可催化分解^菌和污染物，具有高催化活性、良好的化孥穗定性、照二次污染、照刺激性、安全照毒等特黑占，且能畏期有益於生熊自然璞境，是最具有^畿前景的^色璞保催化蒯之一。

然毒害的纳米TiO2催化材料，充分畿撞抗菌、降解有^污染物、除臭、自浮化的功能，是^璞保型功能材料^施方便、雁用性弓鱼，能^ 用到生活空^的多重埸合，畿撞其多功能效废，成舄我仍生活璞境中起畏期浮化作用的璞保材料。

光催化原理-什麽是光催化光催化［Photocatalyst ］是光［Photo二Light］ +催化蒯［catalyst］的合成羞司。

主要成分是二氧化金太（Ti02）,二氧化金太本身照毒照害，已腐泛用於食品，髻桑，化片攵品等各希重令臭域。

光催化在光的照射下畲走生^似光合作用的光催化反雁（氧化-遢原反雁，走生出氧化能力桎弓鱼的自由氢氧基和活性氧，是些走物可^M^菌和分解有檄污染物。

亚且把有檄污染物分解成照污染的水（H20）和二氧化碳（C02）,同畤它具有杀殳菌、除臭、防汗、^水、防紫外^泉等功能。

光催化在微弱的光%泉下也能做反底若在紫外#泉的照射下光催化的活性畲加逾近来，光催化被餐舄未来走棠之一的纳米技彳桁走品。

-光催化反雁原理TiO2富吸收光能量之彳爰，僵带中的雷子就畲被激畿到^带，形成带^雷的高活性雷子e-,同畤在僵带上走生带正雷的空穴h+。

在雷埸的作用下，雷子典空穴畿生分雕，暹移到粒子表面的不同位置。

熟力孥理言禽表明，分怖在表面的h+可以将吸附在TiO2表面OH-和H2O 分子氧化成（OH.）自由基,而OH.自由基的氧化能力是水髓中存在的氧化蒯中最弓鱼的，能氧化亚分解各重有^污染物（甲醛、苯、TVOC等）和^菌及部分照檄污染物（氨、NOX 等），亚将最^降解舄CO2、H2O 等照害物鼻由於OH自由基封反废物^乎MB®性，因而在光催化中起著〉夬定性的作用。

纳米材料在光催化二氧化碳还原中的应用近年来，环境问题和能源危机日益引起人们的关注。

在这种大背景下，寻找替代能源和减少温室气体排放的方法成为了迫切的任务。

纳米材料作为一种前沿技术，逐渐引起了科学家的重视。

其在光催化二氧化碳还原中的应用潜力备受期待。

本文将重点讨论纳米材料在光催化二氧化碳还原中的应用，并探讨其机理以及未来发展方向。

一、纳米材料的定义和特点纳米材料是指至少在一维尺度（纳米材料为1~100纳米）上具有一定结构或功能的物质。

与常规材料相比，纳米材料具有较大的比表面积、量子尺寸效应和表面催化效应等独特特点。

这些特性使纳米材料在二氧化碳还原中具有潜在的优势。

二、光催化二氧化碳还原的原理光催化二氧化碳还原是指利用光能将二氧化碳转化为有用的化学品或燃料的过程。

在这一过程中，纳米材料作为催化剂扮演着重要角色。

其工作原理可以简要概括为：纳米材料在光激发下吸收能量，产生激发态电子和空穴。

这些激发态载流子在材料表面上进行催化反应，将二氧化碳还原成有机化合物。

三、纳米材料的应用案例1. 金属纳米颗粒催化剂金属纳米颗粒如铜、银等可以作为光催化剂在二氧化碳还原中发挥作用。

这些纳米颗粒具有高活性和良好的光吸收性能，能够实现高效的光催化反应。

2. 二维纳米材料二维纳米材料如石墨烯和二硫化钼等具有大量的表面活性位点，可用于高效的光催化反应。

这些材料具有良好的导电性和光吸收性能，可以促进二氧化碳的分解和还原反应。

3. 金属有机框架材料（MOFs）金属有机框架材料具有结构可调性和多孔性等优点，可用作优秀的光催化材料。

它们具有丰富的活性位点和较大的比表面积，可以提供更多的反应机会，提高二氧化碳还原的效率。

四、纳米材料在光催化二氧化碳还原中的挑战尽管纳米材料在光催化二氧化碳还原中具有巨大的潜力，但仍然存在一些挑战需要解决。

首先，如何合成高纯度和形貌可控的纳米材料仍然是一个难题。

其次，纳米材料的稳定性和寿命需要得到提高，以确保其在长时间催化反应中的持久性能。

纳米TiO2光催化材料简介及光催化机理毕业设计目录摘要 ................................................... 错误!未定义书签。

Abstract ............................................... 错误!未定义书签。

1.文献综述 (1)1.1 纳米TiO光催化材料简介及光催化机理 (1)2光催化材料简介 (1)1.1.1 纳米TiO21.1.2 TiO光催化的基本原理 (1)21.2 提高光催化性能的改性方法及原理 (3)1.2.1 过渡金属元素掺杂 (3)1.2.2 稀土元素掺杂 (4)1.2.3 非金属元素掺杂 (4)制备方法 (5)1.3 掺杂TiO21.3.1 共沉淀法 (5)1.3.2 浸渍法 (6)1.3.3 W/O型微乳液法 (6)1.3.4 固相反应法 (6)1.3.5 溶胶凝胶法溶胶一凝胶法 (7)1.4 金属离子掺杂改性TiO的原理及影响因素 (7)2的光催化机理 (8)1.4.1 金属离子掺杂 TiO21.4.2 金属离子掺杂改性TiO光催化性能的影响因素 (9)21.5 TiO2光催化技术在环境净化方面的应用 (11)1.5.1 水环境有机污染物的去除 (11)1.5.2 空气净化 (12)1.5.3 高效杀菌 (12)1.6 本课题研究的意义及内容 (12)1.6.1本课题研究的意义 (12)1.6.2本课题研究的内容 (13)2 实验方法 (15)2.1 设计及实验流程图 (15)2.2 仪器与试剂 (16)2.2.1 实验仪器 (16)2.2.2 分析测量仪器 (16)2.2.3 化学试剂和原材料 (16)2.2.4 初始化学试剂的配制 (17)2.3 凝胶的制备及条件的选择 (18)2.3.1 TiO凝胶的制备 (18)2凝胶的制备 (19)2.3.2 M/TiO22.4 粉末的制备 (19)2.5 粉末的光催化降解实验方法 (19)2.6 粉末的表征 (20)3.实验结果及讨论 (21)3.1 焙烧温度的影响及优选 (21)3.2 不同金属掺杂的影响及优选 (21)3.3 掺杂量的影响及优选 (22)3.4 不同反应pH的影响及优选 (23)3.5 表征数据的处理及分析 (23)3.5.1 (23)3.5.2 (23)3.5.3 (23)4 结论 (24)5 谢辞 (27)6 参考文献 (26)7.附录 (28)1.文献综述1.1 纳米TiO2光催化材料简介及光催化机理1.1.1 纳米TiO2光催化材料简介自从1972年日本Fujisima和Honda报道了TiO2电极上电解水现象后，半导体光催化引起了国际化学、物理学和材料学等领域科学家的广泛关注。

光催化纳米材料
光催化纳米材料是一种在光照下具有催化活性的纳米材料。

该材
料的催化作用可用于环境污染治理、能源开发等领域。

光催化纳米材
料的制备方法多样化，包括溶液法、水热法、气相沉积法等。

纳米光催化材料的优点主要表现在以下几个方面：
一是具有高效的光催化性能。

与传统的催化剂相比，由于其具有
高比表面积和较小的晶粒大小，其催化活性明显提高。

二是对环境友好。

光催化不需要加入任何化学试剂，只需要光线
的照射即可发生光化学反应，这对环境污染的治理起到了重要作用。

三是具有较好的稳定性。

纳米光催化材料具有良好的稳定性，可
长时间反复使用。

综上所述，纳米光催化材料是一种具有广泛应用前景的新型材料，其制备方法和性能研究也是当前热点研究方向之一。