TiO2光催化剂的制备与研究概况

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。

当代化工研究Modem Chemical Research35 2021・05基础研究氮掺杂花状黑色二氧化钛(TQ)的制备及光催化性能研究*秦莲郭紫露刘娜马海燕王强段志英(西北民族大学化工学院甘肃730000)摘耍：本论文以金属钛粉和尿素为原料，利用水热法制备出氮掺杂黑色二氧化钛(Ti()2)光催化剂，并对其光催化性能进行了红外光谱、紫外光谱和SEM等表征实验，探讨了氮掺杂花状黑色二氧化钛(Tit)2)光催化剂的光催化性能.将甲基橙溶液作为目标降解染料，在模拟太阳光条件下照射含有不同氮掺杂含量的光催化剂的甲基橙溶液，紫外一可见分光光度计测试不同光催化剂的光催化性能.通过对不同形貌，不同掺杂量的催化剂比较研究，探讨结构与光催化性能之间丝关系.实验结果表明：以尿素:黑色花状二氧化钛=2:1餉比例制备的氮掺杂花状黑色二氧化钛催化剂对甲基橙溶液的催化降解效果最好，提高了对染料的降解作用°关键词：水热法；氮掺杂；花状黑色二氧化钛；可见光催化中图55•类号：0文献标识码：AStudy on Preparation of Nitrogen Doped Flower Black Titanium Dioxide(TiO2)and ItsPhotocatalytic PerformanceQin Lian,Guo Zilu,Liu Na,Ma Haiyan,Wang Qiang,Duan Zhiying(School of Chemical Engineering,Northwest University for Nationalities,Gansu,730000) Abstract:In this paper,the nitrogen-doped black titanium dioxide(RO)photocatalyst was prepared by hydrothermal method using titanium powder and urea as raw materials.The photocatalytic performance of the nitrogen-doped f lower black titanium dioxide(TiO^photocatalyst was studied by infrared spectroscopy,ultraviolet spectroscopy and SEM.Methyl orange solution was used as the target dye for degradation.Methyl orange solution containing different nitrogen doping content was irradiated under simulated sunlight conditions.The photocatalytic performance of different p hotocatalysts was tested by UV-Vis spectrophotometer.The relationship between the structure and p hotocatalytic p erformance was studied by comparing the catalysts with different morphologies and doping amounts.The experimental results showed that the nitrogen-doped f lowery black titanium dioxide catalyst prepared yvith the ratio of u rea to black f lowery titanium dioxide=2:l had the best catalytic degradation effect on methyl orange solution,which improved the degradation effect of d ye.Key words：hydrothermal method^N-doped\floral black titanium dioxide^visible light catalysis随着人类生活方式的改变和工业化的持续发展，如危险响口甸。

二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究黑龙江省巴彦县佳木斯大学 154000摘要本文选用白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2和钛酸丁酯C16H36O4Ti作为原料在水热的条件下制备出了白云母/TiO2复合光催化剂。

通过使用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外线光谱分析仪和紫外可见光吸收光谱对其结构进行表征，并研究了复合物的光催化活性。

关键词：白云母/TiO2复合光催化剂；水热合成；光催化1概述1.1 TiO2简介云母是一种表面带有活性基团的层状硅酸铝大分子。

白云母是一种层状矿物，具有高比表面积、强吸附性和良好的化学稳定性。

白云母晶体的切片层可以提供光滑的基底，它的原子级光滑表面易于通过劈开来制备。

为了蛋白质结晶的目的，可以对云母表面进行改性，表面离子可以被各种碱金属离子交换。

改变表面离子对水层的有序性有直接影响，这被称为结构破坏或促进。

除了SFA，表面X射线衍射、原子力显微镜、分子动力学模拟和X射线反射率也被用来确定改性云母及其液体表层的表面结构。

由于白云母的(001)面沿c轴滑动，它可以有两个不同的终端，它们在(010)面上相互成镜像。

二氧化钛是三种不同的多态体：锐钛矿，金红石和板钛矿。

二氧化钛的主要来源和最稳定的形式是金红石。

这三种多态性都可以在实验室很容易地合成。

1.2光催化机理在光照条件下，TiO2表面的超亲水性起因于其表面结构的变化。

在紫外光照射下，TiO2价带电子被激发到导带，电子和空穴向TiO2表面迁移，在表面生成电子空穴对，电子与Ti反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别形成正三价的钛离子和氧空位。

此时，空气中的水解离吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表面羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。

2实验步骤2.1酸处理白云母称取5 g白云母放入三口烧瓶中，加入浓度为20%的稀硫酸150 mL，在水浴锅中80℃搅拌25 min，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，且用0.1mol/L氯化钡溶液检测不出SO42-，放在80℃烘箱中干燥备用。

一、实验目的1. 了解光催化反应的基本原理和实验方法。

2. 掌握TiO2光催化剂的制备及其光催化活性评价。

3. 研究不同光源对光催化反应的影响。

4. 分析光催化反应过程中反应物和产物的变化。

二、实验原理光催化反应是利用光能激发半导体材料产生电子-空穴对，从而实现有机物降解的过程。

本实验采用TiO2作为光催化剂，通过紫外光照射，使TiO2表面产生电子-空穴对，进而催化有机污染物降解。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：甲基橙、TiO2、乙醇、无水乙醇、盐酸、蒸馏水等。

2. 实验仪器：紫外可见分光光度计、光反应器、磁力搅拌器、烧杯、移液管、锥形瓶、滴定管等。

四、实验步骤1. TiO2光催化剂的制备：将TiO2粉末与无水乙醇按质量比1:10混合，超声分散30分钟，然后置于60℃水浴中搅拌反应2小时，冷却后过滤、洗涤、干燥，得到TiO2光催化剂。

2. 光催化反应：将一定量的甲基橙溶液置于光反应器中，加入一定量的TiO2光催化剂，在紫外光照射下反应一定时间，每隔一段时间取样，测定甲基橙的吸光度。

3. 光催化活性评价：分别以紫外光、可见光和黑暗条件下进行光催化反应，比较不同光源对光催化反应的影响。

4. 反应物和产物分析：通过紫外可见分光光度计测定甲基橙和反应产物的吸光度，分析光催化反应过程中反应物和产物的变化。

五、实验结果与分析1. 光催化反应速率：随着反应时间的延长，甲基橙的吸光度逐渐降低，说明TiO2光催化剂对甲基橙具有光催化降解作用。

2. 不同光源对光催化反应的影响：紫外光照射下，甲基橙的降解速率明显快于可见光和黑暗条件，说明紫外光对光催化反应具有促进作用。

3. 反应物和产物分析：紫外光照射下，甲基橙的降解产物主要为CO2、H2O和少量有机酸，表明TiO2光催化剂对甲基橙具有高效降解作用。

六、实验结论1. TiO2光催化剂对甲基橙具有高效光催化降解作用。

2. 紫外光照射可显著提高TiO2光催化剂的光催化活性。

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。

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。

二氧化钛的制备及其光催化活性的评价一、实验目的1、了解二氧化钛纳米颗粒的性质2、掌握TiO2的制备工艺及学习TiO2的活性检验方法3、培养自己设计实验分析实验结果的能力二、实验原理本实验纳米Ti02的合成是以钛醇盐Ti(OR)4(IP—C2H5，一C3H7，C4H9)为原料，其原理是：钛醇盐溶于溶剂中形成均相溶液，以保证钛醇盐的水解反应在分子均匀的水平上进行，由于钛醇盐在水中的溶解度不大，一般选用小分子醇(乙醇、丙醇、丁醇等)作为溶剂；钛醇盐与水发生水解反应，同时发生失水和失醇缩聚反应，生成物聚集形成溶胶；经陈化，溶胶形成三维网络而形成凝胶；干燥凝胶以除去残余水分、有机基团和有机溶剂，得到干凝胶；干凝胶研磨后煅烧，除去化学吸附的羟基和烷基团，以及物理吸附的有机溶剂和水，得到纳米Ti02粉体。

TiO2溶胶凝胶法的制备主要包括2个部分：水解缩合、凝结。

缩合是将溶质分子或离子缩合为大分子聚合物即胶粒的过程。

这些胶粒分散在介质中称为溶胶。

在一定条件下胶粒聚集、合并并转化成湿凝胶称为凝结。

在sol-gel过程中钛酸丁酯的水解——缩聚反应速度极快，会立即生成沉淀，影响TiO2的细化。

我们可以通过加入水解抑制剂、配置滴加液，并控制滴加速度等方法来抑制沉淀的产生，从而形成均匀稳定的溶胶。

在以乙醇为溶剂、钛酸四丁酯和水发生不同程度的水解反应，钛酸四丁酯在酸性条件下，在乙醇介质中水解反应是分步进行的。

水解产物为含钛离子溶胶：Ti（O-C4H9）4+4H2O==Ti（OH）4+4C4H9OHTi(OH)4+Ti(O-C4H9)4==2TiO2+4C4H9OHTi(OH)4+ Ti(OH)4==2TiO2 +4H2O根据Ti02能降解有机物的性质，二氧化钛催化亚甲基蓝降解，其降解速度与二氧化钛活性有关，可以通过测量单位时间内被降解的有机物浓度降低量来确定Ti02的活性，而有机物的浓度可以用分光光度计测的。

三、仪器与试剂试剂：钛酸丁酯（化学纯）、无水乙醇（分析纯）、95%乙醇（分析纯）、冰醋酸（化学纯）仪器：烧杯（250ml）、锥形瓶（250ml）、量筒（10ml、50ml）、电子天平、玻璃棒、磁力搅拌器、胶头滴管、水浴恒温箱、烘箱、坩埚、马弗炉、量杯、研砵、鼓泡机、太阳光模拟器、紫外光灯、分光光度计；四、实验步骤1 样品的制备(1) 取10 mL的钛酸丁酯加入到盛有35mL无水乙醇的小烧杯中，用磁力搅拌器搅拌10min，得到溶液A；(2) 将4mL冰醋酸和10ml去离子水加到35mL的无水乙醇中，剧烈搅拌，得到溶液B，滴入1—2滴盐酸，调节PH使其为2~3。

溶剂热法制备二氧化钛光催化剂研究摘要：目前，环境污染日益严重，光催化技术的应用引起人们的广泛关注。

具有高催化活性、高稳定性、无二次污染等优点，在众多的光催化剂中备受TiO2瞩目。

本文采用溶剂热法制备出TiO光催化剂。

采用SEM、TEM、XRD和FT-IR等手2光催化剂的物理性能进行表征与分析。

以甲基橙溶液的光降解反段对所制备TiO2应为探针反应，分别考察溶剂种类、反应温度、反应时间和焙烧温度等因素对TiO形貌和光催化性能的影响，得到其较佳的制备工艺条件。

2剂制备出光催化剂，其形貌为球形颗粒，表研究结果表明：以乙醇为溶TiO2晶型为锐钛矿相与金红石相的混晶，其平面光滑，粒径均匀，无团聚现象。

TiO2均粒径为28.8 nm。

光催化反应时间为210 min时，甲基橙溶液的降解率可达94.1%。

以异丙醇为溶剂制备出TiO光催化剂，大多数为球形颗粒，表面光滑，有轻2微团聚现象。

其晶型为单一的锐钛矿相，平均粒径为18.2 nm。

光催化反应时间为210 min时，甲基橙溶液的降解率可达91.5%。

采用乙醇和异丙醇均可制备出性能优异的TiO光催化剂，较佳的溶剂热反应2温度均为200 ℃，较佳的反应时间均为12 h。

以乙醇为溶剂时，较佳的焙烧温度为650 ℃；而以异丙醇为溶剂时，较佳的焙烧温度为400 ℃。

以乙醇为溶剂球形度更大，颗粒更加规整，分散性更好，催化性能更好。

以异丙醇制得的TiO2为溶剂制得的TiO，晶粒较小，焙烧温度更低，也更易制备。

2；光催化剂关键词：溶剂热法；TiO2光催化剂的制备方法TiO2TiO2的制备方法主要有气相法和液相法。

气相法是指直接利用气态原料或将原料转变为气体，在气态下发生物化反应，然后骤冷使之形成颗粒的方法。

气相法制备的TiO2纯度高、分散性较好，适用于催化剂材料的制备，但对反应器形态、设备材质、加热方式等有较高要求，目前很难达到工业化要求。

与气相法相比，液相法生产成本低，在常温下进行液相反应，工艺过程简单易控制，容易制备粒子，已经被广泛应用，其特点是容易控制成核，使成分组成均匀，容易制得高纯度的复合氧化物。

二氧化钛光催化剂的研究进展1972 年，A.Fujishima 等首次发现在光电池中受辐射的TiO2，表面能持续发生水的氧化还原反应，这一发现揭开了光催化材料研究和应用的序幕。

1976 年J.H.Carey 等报道了TiO2水浊液在近紫外光的照射下可使多氯联苯脱氯。

S.N.Frank 等也于1977 年用TiO2粉末光催化降解了含CN-的溶液。

由此，开始了TiO2光催化技术在环保领域的应用研究，继而引起了污水治理方面的技术革命。

近十几年来，随着社会的发展和人们对环境保护的觉醒，纳米级半导体光催化材料的研究引起了国内外物理、化学、材料和环境等领域科学家的广泛关注，成为最活跃的研究领域之一。

TiO2 是一种重要的无机材料，其具有较高的折光系数和稳定的物理化学性能。

以TiO2 做光催化剂的非均相光催化氧化有机物技术越来越受到人们的关注，被广泛地用来光解水、杀菌和制备太阳能敏化电池等。

特别是在环境保护方面，TiO2 作为光催化剂更是展现了广阔的应用前景。

但TiO2 的禁带宽度是3.2eV，需要能量大于3.2eV 的紫外光（波长小于380nm）才能使其激发产生光生电子-空穴对，因此对可见光的响应低，导致太阳能利用率低（只利用约3~5%的紫外光部分）。

同时光生电子和光生空穴的快速复合大大降低了TiO2 光催化的量子效率，直接影响到TiO2 光催化剂的催化活性。

因此，提高光催化剂的量子效率和光催化活性成为光催化研究的核心内容。

通过科学工作者对二氧化钛的物质结构、制备方法、催化性能、催化机理等方面的深入系统的研究，这种快速高效、性能稳定、无毒无害的新型光催化材料在废水处理、有害气体净化、卫生保健、建筑物材料、纺织品、涂料、军事、太阳能贮存与转换以及光化学合成等领域得到了广泛应用。

1 TiO2光催化作用机理“光催化”从字面意思看，似乎是指反应中光作为催化剂参加反应，然而事实并非如此。

光子本身是一种反应物质，在反应过程中被消耗掉了，真正扮演催化剂角色的却是TiO2。

TiO_2基复合纳米材料的制备及其光催化性能研究面对日益严重的能源短缺问题和环境污染问题,寻找一种能够高效利用太阳能降解有机污染物的光催化剂成为当前研究的热点。

在众多光催化剂中,TiO₂光催化材料表现出较高的催化活性,且其物理化学性质稳定、无毒副作用、费用低廉。

然而,传统的TiO₂材料吸收光谱范围窄,禁带宽度较宽（3.2eV）,只能被紫外光激发,对可见光的利用率较低。

因此,TiO₂光催化材料的改性研究的重点在于拓宽其光响应范围,提高对可见光的吸收能力,使其充分利用太阳光。

基于此,本文将过度金属氧化物与TiO₂复合,制备具有p-n结结构的复合纳米材料,并以典型有机污染物亚甲基蓝、邻氯苯酚以及可挥发性污染物（VOCs）的光催化降解实验考察各改性材料的光催化性能。

本文选取p型半导体NiO和Co₃O₄对TiO₂进行改性,缩小TiO₂的禁带宽度,提高对可见光的吸收能力,并通过构建p-n异质结形成半导体复合界面的内电场,抑制光生电子和空穴的复合,提高电子传输效率,从而提高纳米材料的光催化效率。

本文主要研究内容及结果如下:（1）水热法合成了NiO/TiO₂复合纳米材料,通过TEM和HRTEM表征结果说明合成的NiO/TiO₂光催化剂为平均直径180nm的棒状纳米材料,尺寸均匀且结构稳定,主要暴露晶面为锐钛矿型TiO₂的101晶面和NiO的200晶面。

一种水热制备光催化TiO2的方法及光催化TiO2随着环境污染问题日益严重，光催化技术作为一种新型的污染治理技术受到了越来越多的关注。

TiO2作为一种重要的光催化材料，在环境治理中具有广阔的应用前景。

本文将介绍一种水热制备光催化TiO2的方法，并探讨其光催化性能及应用前景。

一、水热法制备TiO2材料的原理水热法是指在高温高压水溶液中溶解一定物质，然后在相应的温度、压力下析出晶体。

以水合氯化钛为原料，在水热条件下进行反应可以得到纳米级的TiO2材料。

该方法具有工艺简单、操作方便、反应过程中产生的副产物少等优点。

二、水热法制备TiO2材料的步骤1.溶液制备：将一定量的水合氯化钛溶解在水溶液中，并加入适量的碱溶液用于调节溶液的pH值。

2.水热反应：将上述溶液置于高温高压水环境中进行水热反应，控制反应时间和温度。

3.固-液分离：将反应得到的沉淀固-液分离，沉淀经过洗涤和干燥得到TiO2材料。

三、水热法制备TiO2材料的光催化性能通过SEM、XRD、UV-vis等测试手段对水热法制备的TiO2材料进行性能测试，结果表明，该材料具有较高的比表面积和结晶性，吸收范围广，能够吸收紫外光并产生光生电子-空穴对。

该材料在光催化分解有机废水、光催化降解有机污染物等方面展现出良好的活性。

四、水热法制备TiO2材料的应用前景水热法制备的TiO2材料具有制备工艺简单、成本低廉等优点，同时在光催化领域具有较高的活性，因此在废水处理、大气治理、光催化杀菌等方面具有广阔的应用前景。

另外，通过掺杂、复合等方法进一步改性可使其光催化性能得到提高，拓展其应用领域。

水热法制备的TiO2材料具有良好的光催化性能及广阔的应用前景，为环境治理提供了新的技术途径。

未来，我们可以进一步加强对水热制备方法的研究，提高TiO2材料的光催化性能，推动其在环境治理中的应用。

水热法制备TiO2材料已经被证明具有良好的光催化性能和广泛的应用前景。

然而，随着社会的发展和环境污染问题的日益严重，对于光催化TiO2材料的研究也在不断深入。

纳米TiO2的制备及其光催化性能的检验实验报告一、实验目的：1、了解纳米TiO2的性质及应用。

2、掌握制备纳米TiO2的原理和方法，并比较不同方法的优缺点。

3、掌握检验纳米TiO2光催化性能的一般方法。

4、掌握离心机、分光光度计等仪器的使用方法。

二、性质：（1）基本化学性质：纳米TiO2化学性能稳定,常温下几乎不与其它化合物反应,不溶于水、稀酸,溶于氢氟酸和热浓硫酸。

不与空气中CO2 ,SO2,O2等反应,具有生物惰性。

纳米TiO2具有热稳定性,无毒性。

与硫酸氢钾或与氢氧化碱或碳酸碱共同熔融成钛酸碱后可溶于水。

相对密度约4.0。

熔点1855℃。

（2）光催化：纳米TiO2是一种n型半导体材料,禁带宽度较宽,其中锐钛型为3.2eV,金红石型为3.0eV,当它吸收了波长小于或等于387.5nm 的光子后,价带中的电子就会被激发到导带,形成带负电的高活性电子e-,同时在价带上产生带正电的空穴h+,吸附在TiO2表面的氧俘获电子形成•O2-,而空穴则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有强氧化性的•OH,反应生成的原子氧、氢氧自由基都有很强的化学活性, 氧化降解大多数有机污染物,同时空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的有机物质中的电子,使原本不吸收光的物质被直接氧化分解,这两种氧化方式可能单独起作用也可能同时起作用,对于不同的物质两种氧化方式参与作用的程度有所不同。

这些原子氧、氢氧自由基和空穴还能与细菌内的有机物反应,生成CO2、H2O 及一些简单的无机物,从而杀死细菌,清除恶臭和油污。

此外,半导体表面产生的高活性电子具有很强的还原能力,电子受体可直接接受光生电子而被还原, 故也可用来还原去除环境中的某些特定污染物,如: Cu2+等有毒离子。

另外,光催化效率与激发态电子、空穴到达表面的时间有关, 纳米TiO2粒子作为光催化剂, 其粒径越小,电子、空穴到达反应表面的数量越多,光催化效率越高但是,由于TiO2本身禁带宽, 产生的电子-空穴对不仅极易复合而且寿命较短, 光响应范围较窄, 使光催化活性受到了一定的限制,且利用的光谱范围受到一定的限制。

《TiO2及TiO2-MCM-41光催化剂的制备与性能研究》篇一TiO2及TiO2-MCM-41光催化剂的制备与性能研究一、引言随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，光催化技术作为一种绿色、高效的环保技术，受到了广泛关注。

其中，TiO2光催化剂因其具有优异的催化性能、良好的化学稳定性及无毒等优点，在废水处理、空气净化、太阳能转换等领域具有广泛的应用前景。

然而，TiO2光催化剂仍存在一些不足，如光生电子-空穴的快速复合、可见光利用率低等。

为了解决这些问题，本文研究了TiO2及TiO2/MCM-41复合光催化剂的制备方法及其性能。

二、TiO2及TiO2/MCM-41光催化剂的制备1. TiO2的制备TiO2的制备主要采用溶胶-凝胶法。

首先，将钛源（如钛酸四丁酯）溶解在适当的溶剂中，经过水解、缩合等过程形成溶胶，然后通过热处理得到TiO2凝胶。

最后，将凝胶进行干燥、煅烧，得到所需的TiO2粉末。

2. TiO2/MCM-41的制备TiO2/MCM-41复合光催化剂的制备主要包括两个步骤：首先制备MCM-41介孔分子筛，然后将TiO2负载在MCM-41上。

具体过程为：以硅源为原料，通过溶胶-凝胶过程合成MCM-41；接着将Ti源引入MCM-41的孔道中，通过水解、缩合等反应将TiO2固定在MCM-41上。

三、性能研究1. 结构表征通过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TiO2及TiO2/MCM-41进行结构表征。

结果表明，制备的TiO2为锐钛矿型，具有较高的结晶度；TiO2/MCM-41复合光催化剂中，TiO2成功负载在MCM-41的孔道内，形成了良好的复合结构。

2. 光学性能研究通过紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）研究TiO2及TiO2/MCM-41的光学性能。

结果表明，TiO2/MCM-41复合光催化剂的可见光利用率得到了显著提高，这主要是由于MCM-41的引入扩大了TiO2的光响应范围。

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。

纳米二氧化钛光催化性能研究一、实验目的1.了解纳米光催化材料的性质；2.确定纳米二氧化钛光催化降解罗丹明B水溶液的反应速率常数；了解光催化剂催化性能评价的一般方法。

二、实验原理纳米粉体是指颗粒粒径介于1～100nm之间的粒子。

由于颗粒尺寸的微细化，使得纳米粉体在保持原物质化学性质的同时，与块状材料相比，在磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化和熔点等方面表现出奇异的性能。

具有许多独特的性质。

比表面积大，表面张力大，熔点低，磁性强，纳米TiO2光吸收性能好，特别是吸收紫外线的能力强，表面活性大，热导性能好，分散性好等。

电极在光照下分解水的功能以来，有关二自1972年Fujishima等发现TiO2氧化钛等半导体光催化剂的研究成为能源开发和环境科学领域的热点。

利用TiO2粉末对各种有机污染物以及工业废水中的有毒物质进行处理的研究发现，TiO2不仅能降解、完全矿化绝大部分有机物，还能杀死微生物，甚至能还原溶液中的有毒金属离子。

一般认为二氧化钛的禁带宽度为3.0~3.2eV，在紫外光区才有吸收，只能利用太阳光的5%左右，对室内可见光的利用率就更低，低的光量子力效率是限制二氧化钛光催化实际应用的主要原因。

受到大于禁带宽现在普遍认为，半导体受光激发后会产生电子和空穴。

TiO2度能量的光子照射后，价带中的电子就会被激发到导带，产生高活性电子e-和表面的OH-反应生成氧空穴h+，电子具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与TiO2化性很高的·OH自由基，激发态的导带电子和价带空穴也可以重新复合，使光能以热或其他形式散发掉。

+hν→e-+h+(1)TiO2e-+h+→热量(2)一般而言，TiO2的光催化离不开空气和水溶液，这是因为水分子或氧气分子与光生电子或空穴结合可产生化学性质极为活泼的自由基，其反应历程如下：h++H2O→·OH+H+(3)h++OH-→·OH(4)电子(e-)与表面吸附的氧分子反应历程：O2+e-→·O2-(5)·O2-+H2O→·OOH+OH-(6)2·OOH→O2+H2O2(7)·OOH+H2O+e-→H2O2+OH-(8)H2O2+e-→·OH+OH-(9)H2O2+·O2-→·OH+OH-(10)在上面的式子中，活泼的羟基自由基(·OH)以及超氧离子自由基(·O2-)，都是氧化性很强的活泼自由基，能够将各种有机物直接氧化为CO2、H2O等无机小分子。

TiO2空心球的合成及光催化降解活性研究实验方案：所有试剂：氟钛酸铵(NH4)2TiF6 尿素(NH4)2CO过氧化氢(H2O2) X3B染料初始浓度1000ppm 1.催化剂合成：（水热合成法）合成步骤：在分析天平上称取氟钛酸铵1.1876g，加入到100mL 的小烧杯中，然后加入70mL 蒸馏水，在恒定速率下磁力搅拌溶解，待完全溶解后再称取2.42g 尿素加入其中，持续搅拌10分钟，最后用塑料移液管移取10mL H2O2逐滴加入其中，完全混合均匀后，转移至100mL反应釜中，放入已设置好温度的烘箱于150°反应10h，反应结束后，关掉烘箱并让反应釜随烘箱自然冷却至室温，然后用蒸馏水、乙醇依次洗涤并自然晾干。

2.光催化活性测试1.X3B染料的配置：用移液管移取3mL初始浓度为1000ppm(即1000mg/L)的X3B溶液于50mL容量瓶中，然后用蒸馏水定容至50mL,充分混合均匀后备用。

2.催化剂吸附平衡处理：称取50mg处理好的TiO2催化剂于100mL锥形瓶中，将配置好的X3B 溶液完全转移至其中，超声分散5分钟后于黑暗环境下震荡过夜。

3.X3B降解活性测试：将震荡过夜处理后的锥形瓶中催化剂和X3B混合溶液完全倒入50mL小烧杯中，连接好降解装置后开始进行光催化降解，降解时间为1小时，在此过程中依次从溶液中移取3mL的溶液于5mL离心管中避光保存，取样时间依次为0分钟、5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、45分钟、60分钟。

待反应结束后关掉灯源，将所取溶液与离心机中在3000转/分条件下离心10分钟，然后将上层溶液小心转入另一洁净离心管重新离心5分钟，然后用紫外-可见分光光度计在510nm波长下测试吸光度，记录数据。

完成实验后用Origin处理数据并获得X3B降解浓度随时间变化曲线及降解速率常数曲线，完成实验小论文。