【正文】 二氧化鈦 光催化劑， 將燒杯在暗室中置于磁力攪拌器上使其攪拌 12h，保證二氧化鈦粉體對亞甲基藍溶液充分吸附。 200 300 400 500 600 700 8002024681012 Abs? ? nm ?abc 圖 不同熱處理條件二氧化鈦粉體在 可見光吸收光譜 ： a 氮摻雜， b 真空煅燒， c 在空氣中煅 燒 二氧化鈦薄膜光催化特性測試 亞甲基藍 溶液的配制及最大吸收波長的確定 本實驗對制備的二氧化鈦 粉體 的光催化進行測試，選擇 亞甲基藍 為降解物。 200 400 600 800369 Abs? (nm )abc 圖 不同溫度下氮摻雜二氧化鈦粉體的可見光吸收光譜 :a 530oC、 b 550oC、 c 570oC 200 400 600 8000 .00 .4 Abs? （ nm ）abc 圖 不同溫度下真空煅燒二氧化鈦粉體的可見光吸收光譜： a 530oC、 b 550oC、 c 570oC 通過圖 不同溫度下氮摻雜二氧化鈦粉體 和圖 不同溫度下真空煅燒二氧化鈦粉體 ，測得其可見光吸收光譜，對其吸光性能進行表征。 不同熱處理條件下二氧化鈦光催化劑的制備 將上述三組目標產(chǎn)物二氧化鈦的前驅(qū)體于 550oC 時在真空管式高溫燒結(jié)爐中煅燒，熱處理條件分別為和同等質(zhì)量尿素同時煅燒、真空煅燒、空氣中煅燒，得到不同熱處理條件下的二氧化鈦粉體。 9 二氧化鈦 前 驅(qū)體 的制備 目前 制備 氮摻雜 二氧化鈦 粉體 的操作工藝已經(jīng)很成熟， 不同之處在于 選擇的 制備方法 不同。并且利用 X 射線衍射（ XRD）和紫外 可見光吸收曲線（ UVV）對其進行表征。其原理是 ， 選取最佳的無機鹽或有機鹽 （ 常用有機醇鹽 ） 為前驅(qū)物 水解 制備溶膠 ，然后 經(jīng)過干燥、煅燒 溶膠 得到納米 二氧化鈦粉體 。 氨氣熱處理時的煅燒溫度通常高于 500oC，這會使得 TiO2 粉體的比表面積急劇減少，因此將能熱分解產(chǎn)生氨氣的有機物如尿素等和 TiO2 粉體混合后在較低溫度下煅燒來控制產(chǎn)物使其比表面積下 降，缺點是會有 C 或有機物殘留導致 TiO2 的光催化作用受影響。 染料光敏化 染料 光敏化是 TiO2 主 要的修飾方法 之一 ，光敏化 的 修飾 可以 使 TiO2 得到 可見光活性。在 20xx 年吳雅睿等 人 用 SolGel法制備 的 TiO2 摻雜 Cu2 +、 Ni2 +、 Pb2 +、 Zn2 +、 Fe3 +光催化劑 的 結(jié)果表明 了 ， TiO2 光催化劑摻雜改性后表現(xiàn)出 了比 較高的催化活性， 使得其 對甲醛的降解率 等于或高于 50%， 尤其 是 TiO2 光催化劑摻雜 Pb2 +離子后 其降解率 對甲醛 高 達 98． 12% 。 圖 2 二氧化鈦的銳鈦礦晶型和金紅石晶型結(jié)構(gòu)示意圖 4 （ 2） 光強的影響：在低光強照射時，光催化反應(yīng)速率隨光強度的增加而增加；而在高光強照射時，光催化反應(yīng)速率隨光強度的增加而降低。(d)and(e)電子和空穴分別在顆粒內(nèi)表面和內(nèi)部的復(fù)合 作為光催化劑 的 二氧化鈦具有穩(wěn)定的物理化學性質(zhì)，成本低無污染，相比其他光催 化劑活性更強，作用條件不苛刻，且工作長時間也能保持其光催化活性。光催化反應(yīng)能夠分為直接光催化反應(yīng)和敏化光催化反應(yīng)。 TiO2 光催化劑 主要應(yīng)用在以下方面： （ 1） 廢 水處理： 利用 光催化 技術(shù)能夠 將 廢水 中難以分解的有機 污染 物降解 成CO H2O 和小分子產(chǎn)物，還 能 使 廢水 完全礦化 。在眾多納米材料的原材料中， TiO2因為其無毒、污染性低、氧化能力強、催化活性高、穩(wěn)定性好、成本低、 原材料廣泛等性質(zhì)得到了材料領(lǐng)域和納米領(lǐng)域研究學者們的重視。 關(guān)鍵詞 ： 氮摻雜 ；熱處理；二氧化鈦；光催化。本實驗采用高溫氨氣熱處理法制備改性二氧化鈦粉體。 結(jié)果表明，在 溫度 相同的條件下， 真空煅燒的二氧化鈦粉體能獲得 更好的光催化性能。納米技術(shù)意味著人類探究自然的能力已經(jīng)到達原子、分子水平，也標志著人類的科技已進入一個新的納米技術(shù)時代。 光催化技術(shù)現(xiàn)階段應(yīng)用 光催化技術(shù)的操作工藝 簡單 ， 容易 控制，能源 的 消耗低，能 使物質(zhì) 完全降解 而 且不產(chǎn)生 二次 污染 。 （ 4） 食品保質(zhì)：食品 因為受到 紫外線的照射，保質(zhì)期 會大大下降 ， 如果在 食品的 包裝材料中加入 TiO2， 因為 TiO2 光催化作用 能夠 吸收紫外線， 在一定程度上 保證了食品質(zhì)量。 圖 1 半導體微粒的主要反 :(a)光生空穴的產(chǎn)生 。不過當按照一定比例存在金紅石晶型和銳鈦礦晶型的二氧化鈦時，其光催化性能會大大提高，而非單一相加。改性的目的主要是拓寬光響應(yīng)的范圍促使光生電荷能夠有效分離抑制載流子復(fù)合以提高光量子的效率來提高光催化劑的穩(wěn)定性等。半導體的復(fù)合可 以 提高電荷 的 分離效果，擴 大 TiO2 光譜 的 相應(yīng)范圍。 氮摻雜 二氧化鈦 粉體 的制備方法 現(xiàn)階段制備 氮摻雜 二氧化鈦 粉體 的方法很完善也很多，但大多 數(shù)方法僅 適用于小量生產(chǎn)的實驗室 ， 還不能 夠 投入到 規(guī)?；?的工業(yè)生產(chǎn)， 其中 制備方法最主要的有溶膠凝膠法 （ SolGel） 、 高溫焙燒法、 水解沉淀法 、 有機前驅(qū)體熱解法 、 機械化學法 。 有機 前驅(qū)體熱解法 有機前驅(qū)體熱解法指的是含氮有機物和鈦鹽反應(yīng)使得到的有機前驅(qū)體含有 TiN鍵，再使得到的前驅(qū)體在不同的氣氛和溫度中煅燒摻雜改性。 課題研究內(nèi)容與意義 本實驗采用高溫氨氣熱處理法 制備氮摻雜二氧化鈦粉體。我國的鈦資源占世界總儲量的 1/4,居于世界之首 ,如果能利用豐富的鈦資源 ,制備出可見光催化劑 ,應(yīng)用于污染處理、光能轉(zhuǎn)換等方面 ,不僅促進了我國經(jīng)濟發(fā)展，改善了我們的生存環(huán)境，而且使世界所面臨的能源與環(huán)境污染問題都有望得到徹底的解決。將白色固體轉(zhuǎn)移到干凈的研缽中研磨，得到白色粉末，即為目標產(chǎn)物二氧化鈦前驅(qū)體。由圖 可以表明相同 溫度 550oC 時，真空煅燒是最佳的熱處理條件。 圖 所示為 相同溫度下，當熱處理條件不同時，二氧化鈦粉體在可見光區(qū)域的 可見光吸收光譜。 二氧化鈦粉體的光催化反應(yīng) 由 二氧化鈦粉體 的紫外 可見光吸收曲線表征 情況，本實驗 選擇氙光光源模擬太 12 陽光 參加光催化反應(yīng)的測試。從圖中可以看出氮摻雜二氧化鈦粉體對亞甲基藍的降解有明顯的催化作用，且當煅燒溫度為 550oC 時，氮摻雜二氧化鈦的催化作用更明顯， 550oC 為氮摻雜二氧化鈦粉體煅燒的更適宜溫度。 如圖 所示 氮摻雜二氧化鈦作為光催化劑降解亞甲基藍的可見光吸收曲線。 從圖 中可以看出，真空煅燒的二氧化鈦粉體重復(fù)利用進行光催化反應(yīng)時仍然有良好的光催 化性能，表明真空煅燒的二氧化鈦粉體重復(fù)利用率高，可以重復(fù)利用。 21 參 考 文 獻 [1] 費賢翔 , 熊予瑩 . 氮摻雜二氧化鈦的制備及可見光催化研究進展 [J]. 山東陶瓷 , 20xx,27(5),69. [2] 王巖 , 趙輝 , 張紀偉 , 馮彩霞 . 氮摻雜 TiO2 可見光光催化研究進展 [J]. 河南化工 , 20xx,25(5),58. [3] 郝棟 , 姜春海 , 楊振明 , 張勁松 . N 摻雜 TiO2 的制備和光催化性能 [J].材料研究學報 ,20xx,27(3),247251. [4] Fujishima A， Honda K． Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode［ J］． Nature， 1972， 238( 5358) :3738. [5] 楊志廣 , 馮麗 , 吳亞楠 , 趙朗 , 周凱 , 王筠 . TiO2 光催化劑表面改性研究進展 [J]. 應(yīng)用化工 ,20xx,44(2),340342. [6] 邵宇 . 氮摻雜 TiO2 光催化降解氣相有機物 (苯 /乙烯 )及其 作用機理 [J]. 山東化工 ,20xx,44(3),2834. [7] 黃晶晶 , 杜軍 , 余雁斌 , 李不悔 , 肖昭強 , 傅華強 , 吳其 , 劉嬌 , 鄭典模 , 鄒建國 . 氮摻雜對二氧化鈦光催化性能的影響 [J]. 無機鹽工業(yè) ,20xx,45(9),5861. [8] Jean Marie Hernmann, Chantal Guillard , Jean Disdier et industrial titania photocatalysts for the solar detoxification of water containing various pollutants [J ]. ,35(4), 281394. [9] 于洋洋 , 于美燕 , 張玥 , 孫偉偉 , 劉盈 . 氮摻雜二氧化鈦粉體的制備及摻雜機理研究 [J]. 無機化 學學報 ,20xx,29(8),16571662. [10] 夏璐 , 王磊 , 胡伊旭 , 張博涵 . 氮摻雜二氧化鈦可見光催化降解曙 Y 溶液 [J]. 環(huán)境工程學報 ,20xx,7(3),825829. [11] 徐安東 . 氮摻雜光 催化劑的研究進展 [J]. 廣東化工 ,20xx,41(276),201202. [12] 馮亞明 , 郭曉玲 , 申國棟 , 車恩濤 , 李科 .氮摻雜納米 TiO2 光催化降解弱酸性染料的研究 [J]. 印染助劑 ,20xx,30(12),1316. [13] 黃鳳萍 , 王帥 , 李春雪 , 張雙 . 氮摻雜納米 TiO2 催化性能的研究 [M]. 陜西 : 《陶瓷》雜志社 ,20xx,3:2023. [14] 張卓磊 , 王羅春 , 朱孟奇 , 武文燕 , 邢 燦 . 二氧化鈦光催化劑摻雜改性的研究進展 [J]. 上海 電力學院學報 ,20xx,29(1),9296. [15] 王麗 , 陳永 , 趙輝 , 韓冰 , 孫瑞敏 . 非