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绿色建筑光催化材料二氧化钛研究进展随着社会经济的发展和人们对环境保护意识的提高，绿色建筑已成为一种趋势。
绿色建筑是一种可持续性建筑，其设计和建造考虑了减少对环境的影响，提高建筑能源效率，提高室内环境质量等因素。
绿色建筑需要使用环保、健康的建筑材料，而光催化材料二氧化钛是一种很有潜力的材料，能够用于室内和室外环境的净化。
二氧化钛具有很高的光催化活性，在受到紫外线或可见光照射时能够吸收水中的氧和有机物质、微生物，将其分解为CO2和H2O，从而达到清洁水和空气的目的。
二氧化钛的光催化能力是由于其表面具有活性位点，通过吸附反应活化两种物质，从而产生自由基，进而分解有机污染物，因此用于绿色建筑中的光催化材料是探索和应用的热点。
二氧化钛的催化性能可以通过修饰或改性来提高。
硫化二氧化钛、掺杂二氧化钛、纳米二氧化钛和复合二氧化钛等是目前研究的热点。
硫化二氧化钛的光催化性能比纯的二氧化钛更优秀，因为硫是一种与光催化反应有关的活性物质。
掺杂二氧化钛一般通过在其晶格中引入其他金属离子，从而形成掺杂二氧化钛。
掺杂的离子会影响二氧化钛的电子结构及其表面性质，可以提高催化性能，让其可使用于室内环境净化中。
纳米二氧化钛的光催化性能也比纯的二氧化钛更优秀，因为小尺寸的纳米颗粒有更大的比表面积和更短的电子传输路径。
在光照区域内，纳米二氧化钛能较好地吸收光线，提高了催化效率。
复合二氧化钛材料是指将二氧化钛复合到另一种材料中，如氧化锌、氧化铜等，可以增强催化性能，同时还可以对催化剂的电子能级结构有所调整，改进催化剂在光催化中的性能。
此外，改进二氧化钛的制备方法也为提高其光催化性能提供了新途径。
目前常使用的方法有溶胶-凝胶法、沉淀法和水热法等。
溶胶-凝胶法是一种干燥和烧结过程多的制备方法，可控性较好，且可以制备出更细致的二氧化钛微粒，通常能够得到更高的催化性能。
水热法是指以水为溶媒将反应物反应时制备二氧化钛的方法，该方法不需要多次烧结和洗涤，工艺简单，适用于制备较小颗粒的二氧化钛，并且可制备出不同形貌的二氧化钛粒子，如球形、链形、管状等。
TiO2光催化原理及应用一.前言在世界人口持续增加以及广泛工业化的过程中，饮用水源的污染问题日趋严重。
根据世界卫生组织的估计，地球上22% 的居民日常生活中的饮用水不符合世界卫生组织建议的饮用水标准。
长期摄入不干净饮用水将会对人的身体健康造成严重危害, 世界范围内每年大概有200 万人由于水传播疾病死亡。
水中的污染物呈现出多样化的趋势，常见的污染物包括有毒重金属、自然毒素、药物、有机污染物等。
常规的饮用水净化技术有氯气、臭氧和紫外线消毒以及过滤、吸附、静置等，但是这些方法对新生的污物往往不是非常有效，并且可能导致二次污染。
包括我国在内世界范围内广泛应用的氯气消毒法，可能在水中生成对人类健康有害的高氯酸盐。
臭氧消毒是比较安全的消毒方法，但是所需设备昂贵；而紫外线消毒法需要能源支持，并且日常的维护都需要专业的技术人员；吸附法一般需要消耗大量的吸附剂，使用过的吸附剂一般需要额外的处理。
这些缺点限制了它们的应用范围，迫切需要发展一种高效、绿色、简单的净化水技术。
自然界中，植物、藻类和某些细菌能在太阳光的照射下，利用光合色素将二氧化碳（或硫化氧）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）。
这种光合作用是一系列复杂代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。
光化学反应的过程与植物的光合作用很相似。
光化学反应一般可以分为直接光解和间接光解两类。
直接光解为物质吸收能量达到激发态，吸收的能量使反应物的电子在轨道间的转移，当强度够大时，可造成化学键的断裂，产生其它物质。
直接光解是光化学反应中最简单的形式，但这类反应产率一般较低。
间接光解则为反应系统中某一物质吸收光能后，再诱使另一种物质发生化学反应。
半导体在光的照射下，能将光能转化为化学能，促使化合物的合成或使化合物(有机物、无机物)分解的过程称之为半导体光催化。
半导体光催化是光化学反应的一个前沿研究领域，它能使许多通常情况下难以实现或不可能进行的反应在比较温和的条件下顺利进行。
5二氧化钛纳米材料的应用格便宜。
由于其良好的光学和生物学性能，可应用于紫外线保护。
如果水表面接触角大于130。
或小于5 °可将表面分别定义为超疏水或超亲水表面。
各种玻璃制品具有防雾功能，如镜子，眼镜，具有超亲水或超疏水表面。
例如，冯等人发现可逆超亲水性和超疏水性，可来回切换二氧化钛纳米薄膜。
用紫外光照射二氧化钛纳米棒薄膜时，光生空穴和晶格氧产生反应，表面氧空缺。
动力学上，水分子与这些氧空缺相协调，球形水滴沿纳米棒填补了凹槽，并且在二氧化钛纳米棒薄膜上分散，接触角约为0° -这会导致超亲水二氧化钛薄膜。
羟基吸附后，表面转化成大力亚稳态。
如薄膜被放置在黑暗中，被吸附羟基逐渐取代了大气中的氧气，表面回到原始状态。
表面润湿度由超亲水转换成超疏水。
由于超亲水或超疏水表面，许多不同类型的表面具有防污、自洁性能。
电气或光学性质随吸附而产生变化，二氧化钛纳米材料也可用来作为各种气体和湿度传感器。
就未来的清洁能源应用而言，最重要的研究领域之一，是寻找高效电力和/或氢气材料。
如二氧化钛和有机染料或无机窄禁带半导体敏化，二氧化钛能吸收光，形成可见光区域，并将太阳能转换成电能，应用于太阳能电池。
Gratzel领导的小组，运用染料敏化太阳能技术，实现了将所有太阳能转换成电流，转换效率物10.6%电流。
人们广泛研究了二氧化钛纳米材料用于水分解和制氢，这是因为于水氧化还原时，其具有合适的电子能带结构。
二氧化钛纳米材料另外应用-二氧化钛纳米材料与染料或金属纳米粒子敏化时，形成光致变色。
当然，二氧化钛纳米材料的众多应用之一是光催化分解各种污染物。
5.1光催化应用二氧化钛被认为是最有效的、无害环境的光催化剂，广泛用于各种污染物的降解。
二氧化钛光催化剂还可以用来杀死细菌，可处理大肠杆菌悬液。
发亮的二氧化钛具有强氧化力，癌症治疗中，可用于杀死肿瘤细胞。
人们广泛研究了光催化反应机制。
半导体的光催化反应原理非常简单。
吸收的光子能量大于二氧化钛带隙，电子从价带激发到导带，形成电子空穴对。
《Sn掺杂Cu-CeZrO2-γ-Al2O3汽车尾气催化剂的制备及抗硫性能研究》篇一Sn掺杂Cu-CeZrO2-γ-Al2O3汽车尾气催化剂的制备及抗硫性能研究一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车尾气排放问题日益受到关注。
为了降低汽车尾气中的有害物质排放，催化剂技术成为了重要的研究方向。
Sn掺杂Cu/CeZrO2/γ-Al2O3催化剂因其良好的催化性能和抗硫性能，在汽车尾气处理中得到了广泛的应用。
本文旨在研究该催化剂的制备方法及其抗硫性能，为实际应用提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括Cu、Sn、Ce、Zr、Al等金属氧化物，以及必要的化学试剂和溶剂。
2. 催化剂制备采用共沉淀法结合浸渍法制备Sn掺杂Cu/CeZrO2/γ-Al2O3催化剂。
具体步骤包括：首先制备CeZrO2前驱体，然后通过浸渍法将Cu和Sn掺杂到前驱体中，最后在γ-Al2O3载体上负载制备好的催化剂。
3. 抗硫性能测试通过模拟汽车尾气中的硫含量，对催化剂进行抗硫性能测试。
测试条件包括不同温度、不同硫含量等。
三、实验结果与分析1. 催化剂的表征通过XRD、SEM、TEM等手段对制备的催化剂进行表征，结果表明催化剂具有较高的结晶度和良好的分散性。
Sn的掺杂使得催化剂的晶格结构发生了微小的变化，有利于提高催化剂的活性。
2. 催化活性测试在模拟汽车尾气条件下，对催化剂进行催化活性测试。
结果显示，Sn掺杂后的催化剂在CO、HC和NOx的转化率上均有所提高，尤其在低温段表现更为明显。
3. 抗硫性能分析通过抗硫性能测试发现，Sn掺杂后的催化剂在含硫环境下表现出更好的稳定性。
在较高温度下，Sn掺杂的催化剂能够更好地抵抗硫化物的中毒作用，保持较高的催化活性。
这主要归因于Sn 的掺杂能够提高催化剂的氧化还原性能和抗硫能力。
四、讨论Sn掺杂Cu/CeZrO2/γ-Al2O3催化剂的制备方法简单，具有良好的催化活性和抗硫性能。
在汽车尾气处理中，该催化剂能够有效地降低CO、HC和NOx等有害物质的排放。
摘要以四氯化钛和含硫化合物为原料，在高纯水中进行反应，经抽滤、洗涤、再抽滤后得到固相物，将其放入喷雾干燥器中进行干燥，然后置于烧结炉中进行灼烧，所得固体经球磨机研磨，再经纯水洗涤、干燥，即得硫掺杂二氧化钛光催化剂。
该方法得到的二氧化钛光催化剂纯度达到99.5%，在可见光下表现出高催化活性，适于工业化生产。
关键词二氧化钛光催化剂四氯化钛含硫化合物研磨高催化活性抽滤中图分类号O 643.36二氧化钛（TiO 2）俗称钛白粉，其价廉、无毒、性质稳定，且具有最佳的不透明性。
由于其白度好、遮盖力和着色力强、折射率高、分散性好、耐腐蚀性优良，在光催化、光电转换和抗紫外线粉化等方面均显示出优异的性能。
近年来，作为一种绿色、节能、反应条件温和、操作简便的技术，TiO 2光催化技术在环境污染治理、光分解水制氢、消毒抑菌、水污染处理等领域有着广泛的应用[1-3]。
但是，以TiO 2半导体为基础的光催化技术还存在诸多不足，如量子能量使用率低、可见光波长范围内催化剂性能低、成本高等，已成为亟待解决的问题。
刘秀华等[4-5]通过溶胶-凝胶法制备了金属离子掺杂的TiO 2光催化剂，吴树新等[6-7]采用浸渍法制备了过渡金属掺杂的光催化剂M O x /TiO 2（M =Cr ，Mn ，Fe ，Co ，Ni ，Cu ）。
许多研究将低温等离子体技术（如磁控溅射技术、等离子增强气相化学沉积技术等）引入光催化领域，进行TiO 2的制备和改性；然而，由于需要将金属离子加速到高能量水平或者需要使用非常特殊的装置（诸如金属离子发生器）以便使金属离子掺入TiO 2，所以这些方法均不适用于工业规模的生产。
黄晶晶[8]、孙超等[9]采用溶胶-凝胶法，以硝酸铵为氮源，经高温煅烧制备氮掺杂TiO 2，该方法所得产品光催化性能较好。
本文提出一种将含硫化合物中的硫（S ）作为阳离子掺杂于TiO 2颗粒表面，制备具有高催化活性、低成本的TiO 2光催化剂的方法；亚甲基蓝作为染料得到广泛使用，其废液若未经处理即直接排放将对水体环境产生严重的污染，使用S 掺杂的TiO 2光催化剂对其进行催化降解，以满足现代化工业生产以及水资源保护的需求。
1实验部分1.1主要仪器与试剂仪器：SX-4-13马弗炉，上海一恒科学仪器有限公司；DHG-9070A 电热恒温干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；UV-2450紫外分光光度计，日本岛津公司；JSM-6700F 冷场发射电子扫描电镜（SEM ），日本电子株式会社；球磨机。
试剂：四氯化钛（TiCl 4）、苯甲硫醚（C 7H 8S ）、十六烷基三甲基氯化铵、氨水、异丙醇、乙腈、亚甲基蓝、盐酸，国药集团化学试剂有限公司。
其中，氨水为高纯半导体（CMOS ）级，其余试剂均为分析纯。
1.2实验过程1.2.1TiO 2光催化剂的制备以TiCl 4为原料制备TiO 2后，加入C 7H 8S ，在搅拌条件下加热升温至50~80℃；加入氨水（10%）中和至pH 为7~8，反应1~2h ，待样品溶液降至室温后进行抽滤；用二级水洗涤所得固相物0.5~1h ，再抽滤，得到的固相物干燥（40~70℃）后，在300~600℃下灼烧3~5h ；研磨所得固体，洗涤所得粉末并在40~70℃下干燥，即得到S 掺杂TiO 2光催化剂。
1.2.2光催化性能测试在装有搅拌器的玻璃瓶中，加入初始浓度为50硫掺杂二氧化钛光催化剂的制备及应用冯苗凌芳陈浩云胡鸣国药集团化学试剂有限公司（上海200002）基金项目：国家科技支撑项目（2015BAK44B01）第一作者简介：冯苗女1988年生本科主要从事化学试剂的提纯制备及检测研究第42卷第10期2017年10月上海化工Shanghai Chemical Industry21··DOI:10.16759/ki.issn.1004-017x.2017.10.013μmol/L 的亚甲基蓝水溶液，然后加入TiO 2光催化剂粉末，用盐酸将溶液pH 调节到3，在避光条件下，搅拌12h 或以上，收集少量的亚甲基蓝溶液，用分光光度计测定亚甲基蓝的浓度，所得到的值作为初始浓度（c 0）。
然后，在搅拌条件下，使用波长为410nm 或更长的、透过过滤器的光照射该溶液，分别在1，2，3，5h 后，收集少量的亚甲基蓝样品溶液，利用分光光度计来测定其浓度。
催化剂的光催化性能以亚甲基蓝的降解率（η）来表示：η=[(c 0-c )/c 0]×100%（c 为降解后亚甲基蓝溶液的浓度）。
2结果与讨论2.1材料的微观形态表征利用SEM 观察所得S-TiO 2光催化剂的形态，测试加速电压为20kV ，分辨率达1.0nm 。
结果如图1所示。
由图1可知，S-TiO 2微观形态为球形纳米粒子，粒径分布比较窄，平均粒径集中在20~30nm 之间。
由于在高温灼烧时，S 被氧化成S 6+形成Ti-O-S 键，多余的S 形成SO 2，一部分挥发，一部分进入TiO 2晶格间隙，导致S-TiO 2的晶包体积相对增大，并出现严重的聚集现象。
2.2紫外-可见光吸收光谱分析TiO 2与S-TiO 2的紫外-可见光吸收光谱如图2所示。
从图2可见，TiO 2光催化剂在可见光区域有微弱的吸收，但S 与TiO 2的结合使得TiO 2价带变宽，导致禁带变窄，从而增大了TiO 2的光谱响应范围，使其在可见光区（390~780nm ）有较强的吸收，可见S 掺杂的TiO 2具有很好的光催化性能。
2.3不同原料质量比对S-TiO 2光催化性能的影响改变C 7H 8S 的用量，考察原料质量比对S-TiO 2光催化性能的影响，结果如表1所示。
由表1可见，随着S 比例的增加，所得光催化剂的吸光度逐渐增加，原料TiO 2与C 7H 8S 的质量比为1∶1.5时，生成的S-TiO 2光催化剂的吸光度达到最高。
此后继续增加C 7H 8S 的用量，相应光催化剂的吸光度变化不明显，说明S 以+6价（S 6+）形式进入TiO 2晶格及晶格间隙已达到饱和状态。
因此，原材料质量比1∶1.5为最佳比例。
2.4S 掺杂对光催化效果的影响在光照条件下,光催化剂降解亚甲基蓝反应的动力学常数与其光催化活性成正比。
由表2可见，在可见光照射下，使用本方法制备的S-TiO 2作为光催化剂，亚甲基蓝的降解率更高，说明S-TiO 2的催化活性优于未掺杂的TiO 2。
图1S-TiO 2样品的SEM图图2TiO 2与S-TiO 2的紫外-可见光吸收光谱表1原料质量比对光催化性能的影响m （TiO 2）∶m （C 7H 8S ）吸光度300nm 400nm 500nm 600nm 700nm 800nm1∶1.00.400.350.360.360.370.081∶1.30.600.400.400.420.400.081∶1.50.800.600.600.630.600.101∶1.80.800.600.800.600.600.10表2光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解实验结果时间/h 亚甲基蓝降解率/%TiO 2S-TiO 217095245903408556080上海化工第42卷22··Preparation and Application ofSulfur Doped Titanium Dioxide PhotocatalystFeng Miao Ling Fang Chen Haoyun Hu MingAbstract:The paper involves a preparation method of sulfur doped titanium dioxide (S-TiO 2)photocatalyst.The main reaction was carried out in high purity water using titanium tetrachloride and sulfur-containing compounds as raw materi －als,followed by vacuum filtration,washing,re-filtration,drying the solid material obtained in the previous step in a spray dryer,firing the solid in a sintering furnace,grinding the burning product in a ball mill,washing and drying the powder to obtain the S-TiO 2photocatalyst.The purity of S-TiO 2is 99.5%,and it also exhibits high catalytic activity in visible-light range,showing that the method is suitable for industrial production.Key words:Titanium dioxide;Photocatalyst;Titanium tetrachloride;Sulfur compounds;Grinding;High catalytic ac －tivity;Vacuum filtration3结论由TiCl 4和C 7H 8S 合成的S-TiO 2光催化剂，S 以+6价（S 6+）形式进入TiO 2晶格及晶格间隙，使紫外-可见光区发生红移，吸光率大幅度增加；当TiCl 4和C 7H 8S 的质量比为1∶1.5时，可见光范围内吸光度达到最高。
在可见光辐射下，S-TiO 2光催化剂对亚甲基蓝的分解能力远远高于传统TiO 2催化剂。
本文对S-TiO 2光催化剂的制备进行了尝试，实验证明，用S 掺杂TiO 2制备光催化剂是可行的，且催化性能有大幅度提升，解决了可见光波长范围内催化剂性能低的传统问题。
该制备方法成本低，符合绿色化工的要求；反应条件温和、过程易于控制、产品选择性好、质量稳定，适于工业化生产。
参考文献：陈琳,杨苏东,王传义,等.二氧化钛光催化材料及其改性技术研究进展[J].离子交换与吸附,2013,29(1):86-96.于小迪,王洪波,刘麒,等.二氧化钛光催化消毒技术在水处理中的研究[J].环境科学与管理,2013,38(1):[1][2]81-86.钟金梅.二氧化钛光催化抑菌性及其抑菌机理的研究[D].石家庄:河北师范大学,2010.刘秀华.金属离子掺杂二氧化钛光催化剂的改性研究[D].绵阳:中国工程物理研究院,2007.曾艳,万金保,涂胜辉.金属离子掺杂二氧化钛催化剂的表征及光催化活性的研究[J].江西科学,2010,28(4):436-440.吴树新,马智,秦永宁,等.过渡金属掺杂二氧化钛光催化性能的研究[J].感光科学与光科学,2005,23(2):94-101.唐英杰.过渡金属掺杂二氧化钛复合材料的制备及其在环境催化中的应用[D].济南:山东师范大学,2015.黄晶,杜军,余雁斌,等.氮掺杂对二氧化钛光催化性能的影响[J].无机盐工业,2013,45(9):58-61.孙超,黄浪欢,刘应亮.氮掺杂二氧化钛纳米管制备与光催化性能[J].功能材料,2005,9(36):1412-1417.刘少友,冯庆革,唐文华,等.S 、Al 掺杂TiO 2纳米材料的固相合成及其可见光降解性能[J].无机化学学报,2011,27(4):673-681.收稿日期：2017年9月[3][4][5][6][7][8][9][10]冯苗等：硫掺杂二氧化钛光催化剂的制备及应用第10期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!陶氏创新解决方案助力中国可持续城镇化陶氏杜邦的材料科学业务部门在2017国际低碳（镇江）大会上展示了其助力中国可持续城镇化建设的创新解决方案。
