纳米TiO2的分散及光催化活性

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。

《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步和人类对环保问题的日益关注，光催化技术作为新兴的绿色技术领域受到了广泛的关注。

纳米TiO2复合材料作为一种高效的光催化剂，具有广泛的应用前景。

本文旨在研究纳米TiO2复合材料的制备方法及其光催化性能，为实际应用提供理论依据。

二、文献综述纳米TiO2复合材料因其独特的物理和化学性质，在光催化领域具有广泛的应用。

其制备方法、性能及应用已成为研究热点。

目前，制备纳米TiO2复合材料的方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。

其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、制备条件温和等优点备受关注。

而光催化性能的研究主要关注其对有机污染物的降解、抗菌性能及自清洁等方面的应用。

三、实验方法（一）实验材料实验中所需材料主要包括TiO2纳米粉体、表面活性剂、溶剂等。

所有材料均需符合实验要求，保证实验结果的准确性。

（二）制备方法本文采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2复合材料。

具体步骤包括：将TiO2纳米粉体与表面活性剂混合，加入溶剂进行搅拌，形成溶胶；然后进行凝胶化处理，得到凝胶；最后进行热处理，得到纳米TiO2复合材料。

（三）性能测试本实验通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的纳米TiO2复合材料进行表征。

同时，通过光催化实验测试其光催化性能，以降解有机污染物为评价指标。

四、实验结果与分析（一）表征结果通过XRD、SEM和TEM等手段对制备的纳米TiO2复合材料进行表征。

结果表明，制备的纳米TiO2复合材料具有较高的结晶度和良好的分散性。

（二）光催化性能测试结果以降解有机污染物为评价指标，对制备的纳米TiO2复合材料进行光催化性能测试。

结果表明，该材料具有优异的光催化性能，能够有效降解有机污染物。

此外，我们还研究了不同制备条件对光催化性能的影响，为优化制备工艺提供依据。

五、讨论本实验研究了纳米TiO2复合材料的制备方法及其光催化性能。

纳米tio2的光催化原理及其应用下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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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。

第 页（共 页）课 程 ___________ 实验日期：年 月曰专业班号 _____ 别 ______________ 交报告日期： 年 月 日姓名__学号报告退发：（订正、重做）同组者 _____________ 次仁塔吉 __________ 教师审批签字：实验名称 _________________ 纳米二氧化钛粉的制备及其光催化活性的测试、实验目的1. 了解制备纳米材料的常用方法，测定晶体结构的方法。

2. 了解XRD 方法，了解X-射线衍射仪的使用，高温电炉的使用3. 了解光催化剂的（一种）评价方法、实验原理1.纳米TiO 2的制备① 纳米材料的定义：纳米材料指的是组成相或者晶相在任意一维度上尺寸小于 100nm 的材料。

纳米材料由于其组成粒子尺寸小， 有效表面积大，从而呈现出小尺寸效应， 表面与界面效应等。

② 纳米TiO 2的制备方法：溶胶凝胶法，水热法，火焰淬火掺杂法，阳极氧化法，电泳沉积 再阳极氧化法，高温雾化法，溅射法，光沉积法，共沉淀法。

本实验采取最基本的，利用金属醇盐水解的方法制备纳米 TiO 2，主要利用金属有机醇盐能溶于有机溶剂，且可以水解产生氢氧化物或氧化物沉淀。

该方法的优点：①粉体的纯度高，②可制备化学计量的复合金属氧化物粉末。

西安交通大学化学实验报告③制备原理：利用钛酸四丁酯的水解，反应方程如下Ti OC4H9 4 4出0 =Ti OH 4 4C4H9OHTi OH 4 Ti OC4H9 4=TiO2 4C4H9OHTi OH 4 Ti OH 4=TiO2 4H2O2. TiO 2的结构及表征我们通过实验得到的TiO 2是无定形的，二氧化钛通常有如下图上所示的三种晶状结构:A:板钛矿B:锐钛矿C:金红石无定形的TiO2在经过一定温度的热处理后，会向锐钛矿型转变，温度更高会变成金红石型。

我们可以通过X-射线衍射仪测定其晶体结构。

纳米TiO 2的景行对其催化活性影响较大，由于锐钛矿型TiO 2晶格中含有较多的缺陷和缺位，能产生较多的氧空位来捕获电子，所以具有较高的活性；而具有最稳定晶型结构的金红石型TiO2，晶化态较好，所以几乎没有光催化活性。

纳米TiO2的制备及其催化性能的测定实验报告院系：化学化工学院一、实验目的1.了解纳米TiO2的基本性质；2.充分了解纳米TiO2的制备方法；3.学会用溶胶凝胶法制备纳米TiO2；4.知道纳米TiO2的实际应用；5.在实验中充分了解其应用价值；6.了解纳米TiO2光催化的机理，以及其光催化在实际中的应用。

二、实验原理（1）纳米TiO2的制备原理胶体（colloid）是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的重力可以忽略，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。

溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在1～1000nm之间。

凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在1％～3％之间。

钛酸四丁脂在酸性条件下，水解产物为含钛离子溶胶Ti（O-C4H9）4+4H2O→Ti（OH）4+4C4H9OH含钛离子溶液中钛离子通常与其它离子相互作用形成复杂的网状基团，最后形成稳定凝胶Ti（OH）4+ Ti（O-C4H9）4→2TiO2+4C4H9OHTi（OH）4+ Ti（OH）4→TiO2+4H2O（2）纳米TiO2的光催化原理①当能量大于3.0——3.2eV禁带宽度的光照射TiO2时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子，同时在价带留下空穴。

由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。

空穴和电子在催化剂粒子内部或表面也可能直接复合。

Ishibashi和Fujishima(2000)等通过测定反应过程中HO·和空穴的量子产率来推测它们在反应中所起的作用，结果发现空穴是光催化反应的主要物质。

②对于染料类化合物，还存在由可见光激发而降解的途径：在可见光的照射下，染料化合物吸收光子形成激发单重态(1dye*)或激发三重态(3dye*)，激发态的染料分子能够向TiO2导带注入一个电子而自身生成正碳自由基。

纳米二氧化钛光催化性能的研究内容摘要纳米二氧化钛（TiO2）作为一种光催化剂，是一种性能优良的N型半导体材料，在发生反应时表现出较好的光稳定性和较高的反应活性，并且无二次污染，是当前应用前景最为广阔的一种纳米功能材料。

本文首先介绍了纳米TiO2的性质及光催化机理，讨论了各种因素对纳米TiO2光催化性能的影响，如晶格缺陷、温度、pH、光照条件以及TiO2的量等。

介绍了液相沉淀法，溶胶-凝胶法，微乳液法三种常用的制备纳米二氧化钛的方法及其光催化性能。

另外，还介绍了关于纳米二氧化钛的改性方面的成就和几种常见的表征手段。

最后简要介绍了光催化技术在环境保护、卫生保健,特别是在光催化功能型材料等方面的贡献,并对其今后的研究进展和应用前景进行了总结和展望。

【关键词】纳米TiO2光催化性能Study On Photocatalytic Property Of Nano-TiO2AbstractNano-titanium dioxide (TiO2) as a kind of photocatalysts, is a kind of n-type of semiconductor materials, with good light stability and high reactivity and has no secondary pollution, is the current potential applications of the most extensive functional nanomaterials.This article describes the nature and nano-TiO2 photocatalytic mechanism to discuss the various factors on TiO2 photocatalytic effects, such as the performance of lattice defects, temperature, pH, illumination conditions and the dosage of TiO2, etc.Describes performance liquid precipitation, sol-gel, MicroEmulsion preparation of three kinds of titanium dioxide nanoparticles method, and photocatalytic properties.Also, presents of titanium dioxide nanoparticles modifing the achievement and characterization of a few familiar.Finally the photocatalytic technology in environmental protection, health care, especially in the photocatalytic functional materials in the areas of contribution, and on its future progress and application of the summarized and prospects.【Key Words】Nano-TiO2photocatalysis property目录前言 (1)一、纳米二氧化钛的性质 (1)（一）表面界面效应 (1)（二）小尺寸效应 (1)（三）量子尺寸效应 (1)（四）宏观量子隧道效应 (2)二、二氧化钛光催化原理 (2)（一）二氧化钛粒子的能带结构 (2)（二）光催化作用机理 (2)（三）影响T i O2光催化活性的因素 (3)三、二氧化钛光催化剂的制备方法 (7)（一）液相沉淀法 (7)（二）溶胶-凝胶法 (8)（三）微乳液法 (9)四、二氧化钛的改性 (9)（一）贵金属沉积 (9)（二）复合半导体 (10)（三）表面光敏化 (10)五、二氧化钛光催化的表征方法 (11)（一）热重法 (11)（二）X射线衍射法 (12)（三）比表面积测定 (13)（四）紫外-可见吸收/漫反射光谱 (13)（五）红外光谱 (14)六、二氧化钛光催化技术的应用 (14)（一）污水处理 (14)（二）表面自洁 (14)（三）杀菌 (15)七、现存问题及前景展望 (15)致谢 (15)参考文献 (16)纳米二氧化钛光催化性能的研究前言光催化氧化技术是一门基于TiO2半导体的科学，现已被列入最有前景的环保高新技术当中。

物理化学学报（Wuli Huaxue Xuebao ）378Acta Phys.⁃Chim.Sin .熏2005,21(4):378~382April2004⁃08⁃11收到初稿,2004⁃11⁃11收到修改稿.联系人：王德军(E ⁃mail ：wangdj@;Tel ：0431⁃8499172).*国家自然科学基金(20171016;20273027;20301006)、中国博士后科学基金(20040350168)、黑龙江省教育厅骨干教师创新能力资助计划(1054G035)和黑龙江大学杰出青年基金(2003)资助项目掺Sn 的纳米TiO 2表面光致电荷分离及光催化活性井立强1,3付宏刚1,3王德军2魏霄2孙家钟1(1吉林大学理论化学研究所,理论化学与计算国家重点实验室;2吉林大学化学学院,长春130023;3黑龙江大学化学化工与材料学院物理化学实验室,哈尔滨150080)摘要采用溶胶⁃凝胶法制备了不同掺Sn 量的TiO 2纳米粒子,主要利用表面光电压谱(SPS)和光致发光光谱(PL)对样品进行了表征,并通过光催化降解苯酚实验来评估样品活性.重点考察了热处理温度和掺Sn 量对样品表面光生载流子的分离及光催化活性的影响,并探讨了Sn 使TiO 2纳米粒子改性的机制.结果表明,在适当温度处理下,适量Sn 的掺入能够有效促进TiO 2纳米粒子表面光生载流子的分离,以至于使其光催化活性得到显著提高.关键词:TiO 2,溶胶⁃凝胶法,掺杂,Sn,光催化中图分类号:O643,O644半导体光催化氧化技术在环境治理领域显示了广阔的应用前景.在众多的半导体中,TiO 2因其氧化能力强、活性高、化学性质稳定、无毒、成本低等特点,被认为是比较理想的光催化剂[1⁃2].但其活性仍不能满足实际需要.研究表明,提高TiO 2光催化活性的关键是减少光生电子与空穴复合几率,常用的改性方法有贵金属表面沉积、金属离子掺杂以及二元半导体偶合等[3⁃4].从文献看,宽窄半导体偶合是非常有效的,与TiO 2偶合的半导体有SnO 2[5⁃6]、WO 3[7]和ZnO [8]等,均能够提高活性.其中SnO 2与TiO 2的偶合能够明显改善活性,可能主要是由于二者电子能级的匹配有利于光生载流子的分离.表面光电压谱(SPS)和光致发光光谱(PL)能够揭示半导体纳米材料的表面结构特性(如表面氧空位和缺陷等)和表面态以及光生载流子的分离与复合等信息,从而为开发和制备高性能的半导体功能材料等提供有力的依据[9⁃12].而目前利用二者探讨半导体光催化剂表面光致电荷分离和活性关系的文献报道不多.本论文利用溶胶⁃凝胶法制备了掺Sn 的TiO 2纳米粒子光催化剂,实现了二种半导体的偶合.主要利用SPS 和PL 谱对样品进行表征,并揭示光致电荷分离行为及Sn 使TiO 2粒子改性的机制.1实验部分实验中所用试剂均为分析纯,水为二次蒸馏水,均没有进一步处理.1.1样品制备实验方法见文献[13,14].在剧烈地搅拌下,将10mL 钛酸四丁酯和40mL 无水乙醇的混合液缓慢地滴加到10mL 无水乙醇、10mL 水和2mL 硝酸的混合液中,进行水解,再继续搅拌3h,获得淡黄色的半透明TiO 2溶胶.将溶胶在室温下自然陈化6h 和70℃干燥36h,再在一定温度下焙烧2h,制得了纯的TiO 2纳米粒子.重复以上过程,并将10mL 水换成一定浓度的SnCl 4水溶液,同样可制得不同含量的掺Sn 的TiO 2纳米粒子.1.2样品表征用日本岛津Shimadzu XRD ⁃6000型转靶X 射线衍射仪(XRD)测试样品的晶型结构;用英国VGESCALAB MK Ⅱ型X 光电子能谱仪(XPS)测试样品的表面组成;用表面光电压谱仪(SPS)测试样品的表面光电性能;用美国PE 公司LS55型荧光光谱仪测试样品的光致发光(PL)性能.1.3样品光催化活性的测试以苯酚的光催化降解来评估样品的光催化活*No.4王德军等：掺Sn 的纳米TiO 2表面光致电荷分离及光催化活性图3600℃处理的不同掺Sn 量的TiO 2的SPS 谱Fig.3SPS responses of Sn doped TiO 2calcined at 600℃with different Sn contents图2不同温度焙烧掺Sn 的TiO 2的SPS 谱Fig.2SPS responses of Sn doped TiO 2calcined at different temperatures图1不同温度焙烧纯的(a)和掺5%(摩尔分数，下同)Sn 的(b)TiO 2纳米粒子的XRD 图Fig.1XRD patterns of pure (a)and 5%(molar fraction)Sn doped (b)TiO 2nanoparticlescalcined at different temperaturesR :rutile;A :anatase性,没有检测中间降解产物,方法见文献[13,14].光催化降解苯酚的实验在圆柱型石英光化学反应器(1000mL)中进行.以500W 高压汞灯作为外照光源,其最强辐射波长为365nm,反应器距光源为20cm.苯酚水溶液的起始浓度为0.20mmol ·L -1,体积为800mL,磁力搅拌保持体系中溶液浓度和温度的平衡.0.4g 样品放入苯酚溶液中,搅拌20min 后,开始光照计时.利用721型分光光度计以4⁃氨基氨替吡啉比色法在510nm 波长处测定苯酚浓度,并在相同条件下进行空白对照实验.2结果与讨论2.1XRD 和XPS 测试图1反映了不同温度焙烧纯的(A)和掺5%(摩尔分数，下同)Sn 的(B)TiO 2纳米粒子的XRD 图.在2=25.28°(101面)处的衍射峰是锐钛矿相的特征峰,而在2=27.4°(110面)处的衍射峰是金红石相的特征峰.对于纯TiO 2纳米粒子,在600℃焙烧下已经出现了金红石相.通过比较分析,发现Sn 的掺杂对TiO 2的相变影响甚微.XRD 衍射峰均比较宽化,表现出纳米粒子的特征[15].利用锐钛矿和金红石相的质量因子比值和谢乐公式对特征衍射峰强度进行估算[16],结果表明600℃处理的样品锐钛矿含量约为80%,微晶尺寸约为10nm,而金红石的微晶尺寸约为15nm.这种混晶结构通常表现出较高的光催化活性[1,3].XPS 测试结果表明,Ti 和Sn 均主要是以+4价态存在.而O 的XPS 峰比较宽化,可认为至少存在晶格氧和吸附氧两种化学态[15].结合XRD 结果,说明了Sn 主要是以SnO 2的化学形式比较均匀地弥散在TiO 2纳米微晶之间,以至于没有检测到Sn 的相应物相,同时形成复合半导体纳米粒子.2.2SPS 和PL 测试图2反映了不同温度焙烧的掺杂5%Sn 的TiO2379Ac ta Phys.⁃Chim.Sin.穴Wuli Huaxue Xuebao 雪熏2005Vol.21图5不同温度处理的掺Sn 的TiO 2纳米粒子的PL 光谱Fig.5PL spectra of Sn doped TiO 2nanoparticles calcined at different temperatures图4600℃处理的不同掺Sn 量的TiO 2纳米粒子的PL 光谱Fig.4PL spectra of Sn doped TiO 2nanoparticles calcined at 600℃with different Sn contents纳米粒子的表面光电压谱(SPS),可见600℃的样品具有最高的SPS 强度,意味着光生电子和空穴的分离效率较高[10,17].结合XRD 表征结果,证实了含有少量金红石相的混晶结构比较有利于光生载流子的分离.当焙烧温度为700℃时,SPS 信号强度明显最低,这是因为此时样品主要以金红石相存在,致使载流子复合几率较大.此外,通过电场辅助技术,更好地揭示了样品表面态以及异质结等的信息,其相关内容以及SPS 的详细解析待另文发表.图3显示了600℃处理的不同掺Sn 量的TiO 2纳米粒子的SPS,可见适量Sn 的掺杂能够使TiO 2的SPS 信号强度增大,当掺杂量为3%时,SPS 信号最强.如果掺杂量进一步增大,SPS 强度开始下降.SPS 结果表明,所形成的复合纳米粒子显示了比TiO 2单一组分更高的光生载流子分离效率.TiO 2(E g 约为3.2eV)可被波长短于400nm 的近紫外光激发,而SnO 2(E g 约为3.6eV)只能被短于345nm 的紫外光激发[18].因此,复合粒子SPS 信号主要源于TiO 2的价带向导带的电子跃迁.但由于SnO 2导带电位E CB =0eV(相对于NHE,pH=7),而相应TiO 2的导带电位E CB =-0.5eV [18],两者的差异使光生电子易于从TiO 2表面迁移到比其导带电位更正的SnO 2的导带上,这就有效地减少了光生电子和空穴在TiO 2表面复合的机会,以至于分离效率较高,SPS 信号较强.但是,如果掺杂Sn 的浓度过大,表面光电压信号会减弱,一方面是由于SnO 2的带隙能较大,使得样品的光吸收减弱;另一方面是Sn 的浓度过大,可能形成复合中心,则增大了光生电荷的复合几率,进而导致表面光电压信号下降.图4显示了600℃处理的不同掺Sn 量的TiO 2纳米粒子的光致发光(PL)光谱,可见在大于TiO 2带隙能的光激发下,样品均约在420nm 和480nm 处表现出显著的PL 信号,分析认为前者属于带边自由激子发光,而后者属于束缚激子发光,这些激子发光主要源于纳米粒子表面的氧空位和缺陷等[19⁃20].并且掺杂Sn 的TiO 2能够呈现出与纯的TiO 2相似线形的PL 光谱,这说明Sn 的掺杂没有引起新的发光现象.但是,适量Sn 掺杂使TiO 2的PL 光谱强度下降,当掺杂量为3%时,PL 信号最低.如果掺杂量进一步增大,PL 强度开始有些增加.此外,对不同温度焙烧的掺杂5%Sn 的TiO 2纳米粒子PL 光谱(见图5)测试表明,600℃处理的样品PL 强度最低.通380No.4王德军等：掺Sn 的纳米TiO 2表面光致电荷分离及光催化活性图6不同温度处理的掺Sn 的TiO 2纳米粒子上苯酚的光催化降解曲线Fig.6Curves of photocatalytic degradation of phenol on Sn doped TiO 2calcined at different temperatures图7苯酚在掺不同量Sn 的TiO 2上的光催化降解率Fig.7Photocatalytic degradation rate of phenol on Sn doped TiO 2with different Sncontent过与SPS 谱相比较可以发现,相应样品SPS 和PL信号强度的顺序和规律是相反的.根据相应产生机制,它们的结论是相符的.2.3光催化活性测试通过光催化降解苯酚实验来初步评价样品的光催化活性.图6显示了苯酚在不同温度焙烧的掺杂5%Sn 的TiO 2纳米粒子上的光催化降解曲线,可见600℃处理的样品具有最高活性.图7反映了600℃处理的不同掺Sn 量的TiO 2纳米粒子的光催化活性,结果表明,适量掺Sn 使TiO 2纳米粒子活性提高,当掺杂量为3%时,样品光催化活性最高.光催化氧化反应主要是利用光催化剂光生空穴的氧化能力.半导体价带电位越正,其光生空穴的氧化能力越强.光生载流子分离效率越高,光催化效率越高[1].SnO 2的价带电位比TiO 2的正,所以SnO 2光生空穴的氧化能力比TiO 2的强[18].但由于SnO 2的禁带宽度比较大,以至于在光催化过程中所使用的高压汞灯(max =365nm)很难将其激发,这样在光催化氧化过程中,主要是利用了复合纳米粒子中TiO 2的光生空穴.然而适量Sn 的掺杂,通过形成复合半导体纳米粒子,能够有效地改善TiO 2光生载流子的分离状况,这可从SPS 和PL 的测试上得到证实.此外,从SPS 和PL 谱图以及光催化降解曲线可以发现,它们之间存在一定的联系.这是因为SPS 信号越强,PL 信号越低,光生载流子越易分离,光催化活性越高.3结论（1）在适当温度处理下,适量掺杂Sn 能够有效地促进TiO 2纳米粒子表面光生载流子的分离,这主要与TiO 2和SnO 2的能级匹配有关.（2）适量掺杂Sn 能够显著提高纳米TiO 2的光催化活性,这与光生载流子分离效率提高是一致的,即光生载流子分离效率越高,光催化活性越高.References1Hoffman,M.R.;Martin,S.T.;Choi,W.;Bahnemann,D.W.Chem.Rev.,1995,95:692Fujishima,A.;Rao,T.N.;Tryk,D.A.J.Photochem.Photobiol.C,2000,1:13Litter,M.I.Appl.Catal.B ,1999,23:894Han,Z.H.;Zhao,H.Q.Progr.Chem.,1999,11(1):1[韩兆慧,赵化桥.化学进展(Huaxue Jinzhan ),1999,11(1):1]5Lin,J.;Yu,J.C.;Lo,D.;Lam,S.K.J.Catal.,1999,183:3686Bedja,I.;Kamat,P.V.J.Phys.Chem.,1995,99:91827Kwon,Y.T.;Song,K.Y.;Lee,W.I.;Choi,G.J.;Do,Y.R.J.Catal.,2000,191:1928Wang,C.;Zhao,J.C.;Wang,X.M.;Mai,B.X.;Sheng,G.Y.;Peng,P.J.Appl.Catal.B,2002,39:2699Lin,Y.H.;Wang,D.J.;Zhao,Q.D.;Yang,M.;Zhang,Q.L.J.Phys.Chem.B,2004,108:320210Jing,L.Q.;Sun,X.J.;Shang,J.;Cai,W.M.;Xu,Z.L.;Du,G.;Fu,H.G.Solar Energy 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paper,different Sn doped TiO 2nanoparticles were prepared by a sol ⁃gel method,and were mainly characterized by surface photovoltage spectrscopy(SPS)and photoluminescence spectroscopy (PL).The photocatalytic activity of the as ⁃prepared samples was evaluated by degrading the phenol solution.The effects of the calcination temperature and doping Sn content on the separation of surface photoinduced charge carriers and photocatalytic activity of TiO 2nanoparticles were discussed,and the modification mechanisms of Sn were analysed.The results showed that the appropriate content of Sn dopant could effectively promote the separation of surface photoinduced charge carrier of TiO 2nanoparticles calcined at appropriate temperature,which was responsible for the remarkable increase in photocatalytic activity.Keywords:TiO 2,Sol ⁃gel,Dopping,Sn,Photocatalysis382。