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不同掺杂二氧化钛的电子和晶体结构与光催化性能的关系1龙明策a，柴歆烨a，周保学a，蔡伟民*a，刘光增b（a 上海交通大学环境科学与工程学院，上海，200240b 山东大学化学系，山东，济南，250100）E-mail：wmcai@, long_mc@摘 要：对未掺杂、氮掺杂、碘掺杂和铂掺杂的锐钛矿TiO2进行了第一性原理计算。
结果表明，三种掺杂TiO2带隙中都产生新的能带。
这些新出现的能带是掺杂TiO2响应可见光的原因。
而且铂掺杂TiO2的带隙缩小，响应波长更宽。
铂掺杂和碘TiO2的能带位置明显下移，表明其具有更强的氧化性。
偏态密度分析表明掺杂元素提供的轨道参与了价带和导带的构成。
通过对晶体结构的分析和TiO6八面体偶极矩的计算，发现I掺杂后晶体结构明显畸变，其次是铂掺杂，氮掺杂几乎无畸变。
而这种变形能促进载流子的迁移，提高光催化活性。
计算结果很好地解释了未掺杂和掺杂TiO2在可见光照射下的光催化活性差异。
关键词：第一性原理 可见光 掺杂 光催化 电子结构1. 引言在光催化研究中，由于TiO2具有众多的优越性，如稳定、高效、价廉、无毒等[1]，因此大部分光催化研究集中在TiO2上。
然而由于TiO2的禁带宽度约为3.2eV（锐钛矿），光催化活性仅限于紫外光范围。
然而自然光中的主要部分是可见光，所以研究者们在掺杂改性TiO2上进行了大量的努力，以使其吸收波长范围拓展到可见光区。
近来非金属掺杂TiO2的研究已经成为关注的热点[2-7]。
Asahi 等通过基于第一性原理的理论计算以及实验证明了通过N掺杂，TiO2可以缩小带隙，在可见光下表现出更强的光催化活性[2]。
Valentine等比较了N掺杂的锐钛矿和金红石TiO2 的电子结构，并且阐释了试验观察到的氮掺杂锐钛矿和金红石TiO2 的光催化活性差异[3]。
其他的非金属原子，如C[4]、S[5]等也可以作为阴离子被掺杂进TiO2 晶胞，这种掺杂被认为是取代了TiO2 晶体结构中的O原子。
稀土元素掺杂纳米二氧化钛粉体的光催化性能研究陈胜宇;范晋辉;柴健;杨宝庆;闫俊杰【摘要】本研究采用溶胶-凝胶法制备了以稀土元素La和Ce掺杂的TiO2纳米粉体材料，以亚甲基蓝作为光催化氧化降解反应的指示剂考察材料的光催化活性。
通过对光催化剂材料结构和性能的表征说明稀土掺杂对TiO2光催化性能的影响。
该研究结果为验证稀土掺杂有助于提高半导体光催化剂活性提供了实验和理论依据。
【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2016(000)013【总页数】1页(P57-57)【关键词】二氧化钛;稀土掺杂;纳米颗粒;光催化降解【作者】陈胜宇;范晋辉;柴健;杨宝庆;闫俊杰【作者单位】哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨 150010;哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨 150010;哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨 150010;哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨 150010;哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨 150010【正文语种】中文日本科学家Fujishima和Honda于1972年首次在《Nature》杂志上报道了利用TiO2电极进行光电分解水制氢的实验，自此光催化技术受到了科学界的极大关注[1]。
TiO2作为一种较理想的间接带隙半导体光催化剂在太阳能的储存利用、光化学能转换及水环境处理等方面具有较大的开发前景，但由于禁带宽为为3.2 eV只能吸收不到太阳光谱5%的紫外光，光利用率较低，光催化活性受到严重制约[2]。
因此近年来针对此方面的TiO2改性研究开展较多，而其中掺杂改性无疑是一种简单且有效的技术手段。
稀土元素具有非满态的4f轨道和空的5d轨道[3]，易产生多电子组态，具有多晶型、强吸附选择性、热稳定性好以拓宽光谱响应等特点，因此采用稀土元素掺杂的方法是获得高效光催化剂的一种常见手段。
本研究以自然界丰度较高的Ce和 La作为稀土元素掺杂剂，采用溶胶-凝胶法一步合成制备掺杂型TiO2纳米粉体光催化剂，并考察材料在模拟太阳光照射下对光催化指示剂的降解能力。
收稿日期2020-11-16基金项目江西省自然科学基金面上项目（编号：20192BAB206039）；南昌大学研究生创新专项资金项目（编号：CX2019118）；“大学生创新创业训练计划”项目（编号：S202010403017）。
作者简介张亚宣（1994—），男，硕士研究生。
通信作者欧阳二明（1976—），男，副教授，博士，硕士研究生导师。
总第537期2021年第3期金属矿山METAL MINECo-g-C 3N 4/La-TiO 2复合材料光催化降解废水中乙基黄药张亚宣1姚振龙2汪遵盛1汪存会1欧阳二明3（1.南昌大学建筑工程学院，江西南昌330031；2.南昌大学际銮书院，江西南昌330031；3.南昌大学资源环境与化工学院，江西南昌330031）摘要为了降解选矿废水中残留的浮选药剂乙基黄药，采用溶胶-凝胶法制备了一种复合型光催化材料Co-g-C 3N 4/La-TiO 2，通过SEM、XRD、UV-Vis、光致发光光谱和XPS 等对样品的形貌、晶型结构、光化学性质和表面化学性质进行表征，研究了催化剂用量、模拟废水pH、乙基黄药初始浓度和时间对光催化效果的影响，并利用活性自由基捕捉试验确定光催化过程中起作用的活性基团。
结果表明：Co-g-C 3N 4/La-TiO 2中La 和Co 以La 3+和Co 2+形式存在，其禁带宽度减小，吸收带边红移，光催化效率较高。
在催化剂投加量为1g/L，乙基黄药浓度为60mg/L，pH 为10的条件下，光催化60min 后乙基黄药的降解率达到了99.1%。
空穴（h +）、羟基自由基（·OH）、超氧自由基（·O 2-）都在光催化氧化降解乙基黄药的过程中起到了重要作用，对光催化的贡献程度为：·OH＞h +＞·O 2-。
关键词乙基黄药二氧化钛石墨相氮化碳金属掺杂光催化氧化中图分类号X703文献标志码A文章编号1001-1250（2021）-03-206-08DOI 10.19614/ki.jsks.202103029Photocatalytic Degradation of Ethyl Xanthate in Wastewater by Co -g -C 3N 4/La -TiO 2Composite MaterialZHANG Yaxuan 1YAO Zhenlong 2WANG Zunsheng 1WANG Cunhui 1OUYANG Erming 1（1.School of Architectural Engineering ，Nanchang University ，Nanchang 330031，China ；2.Jiluan Academy ，NanchangUniversity ，Nanchang 330031，China ；3.School of Resources Environmental and Chemical Engineering ，NanchangUniversity ，Nanchang 330031，China ）AbstractIn order to degrade the flotation agent ethyl xanthate remaining in the beneficiation wastewater ，a compos⁃ite photocatalytic material Co -g -C 3N 4/La -TiO 2was prepared by the sol -gel method.The morphology ，crystal structure ，photo⁃chemical properties and surface chemical properties of the samples were characterized by SEM ，XRD ，UV -Vis ，PL and XPS spectrum.The effects of catalyst dosage ，simulated wastewater pH ，initial concentration of ethyl xanthate and time on the photocatalytic effect were studied.Free radical capture experiments have also been carried out to determine the active groups that play a role in the photocatalysis process.The results showed that La and Co in Co -g -C 3N 4/La -TiO 2exist in the form of La 3+and Co 2+.The band gap decreases and the absorption band edge was red -shifted ，thus the photocatalytic efficien⁃cy is high.Under the conditions of catalyst dosage of 1g/L ，ethyl xanthate concentration of 60mg/L ，and pH of 10，the degradation rate of ethyl xanthate reached 99.1%after 60minutes of photocatalysis reaction.Holes （h +），hydroxyl radicals （·OH ）and superoxide radicals （·O 2-）all have a great contribution to the degradation of ethyl xanthate during the processof photocatalytic oxidative ，and the degree of contribution is ranked as ·OH ＞h +>·O 2-.Keywords ethyl xanthate ，titanium dioxide ，graphite phase carbon nitride ，metal doping ，photocatalytic oxidationSeries No.537March 2021黄药作为最常用的捕收剂，大量存在于硫化矿的浮选废水中［1］。
掺杂型纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝1. 引言介绍光催化技术在水处理领域的应用，提出掺杂型纳米TiO2对亚甲基蓝的降解效果及其优势。
2. 实验方法详细介绍实验所采用的方法，包括纳米TiO2的合成、掺杂材料的制备以及实验条件和程序。
3. 结果与分析描述实验结果，分析掺杂型纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝的反应机理和降解效果，包括掺杂对反应速率常数的影响、影响因素的分析以及反应产物的鉴定等。
4. 讨论与展望对实验结果进行讨论，分析存在的问题，并提出今后改进的方向和发展前景。
5. 结论总结本次实验的结论，强调掺杂型纳米TiO2光催化可以有效降解亚甲基蓝，对水处理具有很大的应用价值。
同时指出需要进一步研究以提高其实际应用效果，完善其理论基础。
随着经济和技术的发展，环境污染所引发的问题越来越引起人们的关注。
如何有效地处理废水，减少有害物质的排放，成为了研究的重点。
作为一种新型的水处理技术，光催化技术被广泛应用于水质净化领域。
光催化技术是指利用一些半导体材料（如钛酸钡、铟化镓、氮化硼等）在紫外线、可见光或者红外线辐射下产生有效的光催化活性物质，对有机物进行降解的一种技术。
目前，最常用的半导体催化剂是纳米钛酸盐（TiO2）。
纳米TiO2具有表面积大、光吸收能力强、化学性质稳定以及无毒性等特点，被广泛应用于环境领域的污水处理、空气净化以及医学领域等。
然而，TiO2光催化反应在实际应用中存在一些问题，如催化剂的稳定性不足以及光催化反应速度慢等。
为了解决这些问题，研究者们对TiO2催化剂进行了一系列的改进研究，提高了催化剂的稳定性和光催化效率。
其中，掺杂型纳米TiO2经过改进后显示出了较好的光催化活性和稳定性。
本文在掺杂型纳米TiO2光催化技术的基础上，研究其在亚甲基蓝的水处理中的降解效果。
亚甲基蓝是一种广泛存在于工业废水中的难降解有机物，自然界中很难被分解，因此对环境具有较大的危害。
通过研究掺杂型纳米TiO2的光催化降解亚甲基蓝的效果，并探究反应机理和影响因素，以期为水资源的保护和环境的治理提供一定的理论依据。
第51卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.51，No.12 2022年12月 Liaoning Chemical Industry December，2022收稿日期： 2022-03-12 作者简介：何景儒（1998-），男，新疆沙湾市人，2020年毕业于沈阳建筑大学给排水科学与工程专业，研究方向：污水处理理论与技术。
TiO 2光催化技术降解印染废水的研究进展何景儒（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁 沈阳110168）摘 要：由于TiO 2光催化技术具有无毒、稳定性好、材料易得和氧化能力强的特性，在印染废水前处理及深度处理工艺中具有较好的应用前景。
文章阐述了TiO 2光催化降解有机污染物的机理，对近年来国内外不同TiO 2改性方法进行了综述，分析了TiO 2光催化技术在处理印染废水时的效果，并对未来TiO 2光催化技术在降解印染废水中的应用进行了展望。
关 键 词：光催化氧化技术；掺杂；TiO 2改性；印染废水中图分类号：TQ426.7 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）12-1762-03印染工业为我国工业的主要组成部分，近年来随着纺织工业的飞速发展，废水的排放量逐年攀升，现已跃居为我国水量最大的工业废水之一[1]，所造成的污染问题亟待解决。
由于新型染料可生化性显著降低，生物法处理效果较差[2]，电解法阳极材料消耗大，产生铁泥需要处理。
在众多不同的光催化剂里，TiO 2的相关研究得最为广泛，因为它有较强的氧化能力、可以分解有机污染物、无毒、具有超亲水性[3]、高耐久性、化学稳定性、成本低。
而因TiO 2禁带宽度大（Eg =3.0～3.2 eV），故在可见光下的应用范围受到限制[4]。
本文综述了TiO 2改性的研究进展以及TiO 2光催化降解印染废水的应用现状及巨大潜能。
1 TiO 2光催化机理TiO 2属于n 型半导体，禁带宽度大，锐钛矿相带隙能为3.2 eV，金红石相带隙能为3.03 eV，只有在λ＜387 nm 的紫外光下被活化。
湖北工业大学仪器分析期中论文学院轻工学部专业化学工程与工艺年级 10化工一班学号姓名指导教师赵春玲时间 2012年11月19目录一、摘要......................................................... ........................................................... .3二、引言......................................................... ........................................................... .4三、实验部分......................................................... (5)（一）TiO2改性晶体表征......................................................... .. (5)（二）光催化效率的检验分析 (7)（三）中间产物分析 (8)四、结论......................................................... ........................................................... . (9)摘要......................................................... ........................................................... (9)仪器分析在二氧化钛晶体及其光催化反应研究中的应用华云涛湖北工业大学轻工学部摘要：二氧化钛作为一种光催化剂，受到越来越多的人的关注。
许多中外科学研究者对其晶体本身做了许多的研究，以期达到最完美工作效率。
钆及双稀土元素掺杂TiO2可见光催化降解罗丹明B的研究
钆及双稀土元素掺杂TiO2可见光催化降解罗丹明B的研究
以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了钆及双稀土元素共掺杂纳米TiO2光催化剂,研究了自制催化剂在可见光下对有机染料罗丹明B催化降解反应的活性.稀土掺杂后的TiO2在可见光下催化活性比纯的TiO2有显著的提高.当Gd3+与TiO2 的摩尔比为1.5%,催化剂经过500℃焙烧,对罗丹明B的降解率达到99.5%;Gd3+:La3+:TiO2的摩尔比为0.5:0.5:100,焙烧温度为600℃,降解率高达99.9%,比双元素掺杂的结果更好.
作者：卢维奇王德清何肖群赵黎明 Lu Weiqi Wang Deqing He XiaoQun Zhao Liming 作者单位：卢维奇,何肖群,Lu Weiqi,He XiaoQun(佛山大学化学系,广东,佛山,528000)
王德清,赵黎明,Wang Deqing,Zhao Liming(佛山大学化学系,广东,佛山,528000;华南理工大学化工与能源学院,广东,广州,510640) 刊名：中国稀土学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF THE CHINESE RARE EARTH SOCIETY 年，卷(期)：2007 25(4) 分类号：O643.36 O614.33 关键词：可见光催化催化降解稀土掺杂二氧化钛。
g-C3N4-rGO-TiO2光催化材料降解模拟污水中氨氮g-C3N4/rGO/TiO2光催化材料降解模拟污水中氨氮近年来，随着工业化进程的加快和人民生活水平的提高，水污染问题日益严重。
其中，氨氮作为一种常见的水污染物，在农业、制药和化工等领域广泛存在，给水资源和生态环境带来了严重影响。
因此，研究高效降解氨氮的方法和技术具有重要意义。
光催化技术是一种有效的水处理方法，其通过利用光能激发催化剂表面的电子，产生氧化剂和还原剂，从而将有机污染物降解为无害物质。
目前，许多光催化材料已被用于处理废水，如二氧化钛（TiO2）和一些复合材料。
然而，传统的光催化材料在一定程度上存在活性低、光吸收率低和光催化剂循环利用困难等问题。
因此，开发新型光催化材料具有重要意义。
在此背景下，g-C3N4/rGO/TiO2光催化材料应运而生。
该材料由氮化碳（g-C3N4）、还原氧化石墨烯（rGO）和二氧化钛（TiO2）组成。
石墨烯具有高的导电性和特殊的表面活性，能够增加光生电子和光催化活性剂之间的传递效率。
氮化碳是一种好的光吸收层，其导带、价带位置和电子结构与二氧化钛相匹配，能够加速电子在复合材料中的传输。
二氧化钛作为常见的催化剂，具有良好的光催化性能。
因此，g-C3N4/rGO/TiO2复合材料不仅具有良好的光吸收性能，还能提高光生电子和光生空穴的分离效率，从而增强光催化降解氨氮的效果。
通过一系列实验，研究人员对g-C3N4/rGO/TiO2复合材料进行了表征，并对其在光催化降解氨氮方面的性能进行了评价。
结果显示，相比于纯的二氧化钛和氮化碳，g-C3N4/rGO/TiO2光催化材料在模拟污水中氨氮的降解方面表现出更好的性能。
具体而言，g-C3N4/rGO/TiO2复合材料的光催化降解率达到了90%以上，且在可见光下具有较高的光催化活性。
此外，该复合材料在光催化过程中表现出较好的稳定性和催化剂的循环利用性能。
进一步的研究表明，g-C3N4/rGO/TiO2复合材料的优异性能主要归功于三个组分的协同作用。
