【文章內容簡介】 的競爭吸附和溫度等。、光催化反應的影響因素167。 Ia是瞬時光強 , kobs是速率常數(shù)。167。 一方面，反應的量子產(chǎn)率隨著光強而增加。另一方面，在相同情況下，當吸收光強增加到 250μEL1min1, Ф降到 。167。 Kormann等的研究表明，三氯甲烷在有氧情況下的光催化降解速率與光強是非線性關系。反應速率表達式與經(jīng)驗表達式是一致的：三、光催化材料研究進展? 鈦為 地 殼 元素中的第四大元素， TiO2為 n型 半導體 ，自然界中TiO2存在銳鈦礦 (Atype)、金 紅 石 (Rtype)及 板鈦礦 (Btype)，? TiO2是一種半導體氧化物，化學穩(wěn)定性好 (耐酸堿和光化學腐蝕 )，無毒， 廉價，原料來源豐富。 ? TiO2在紫外光激發(fā)會產(chǎn)生電子－空穴對，銳鈦型 TiO2激發(fā)需要 eV的能量，對應于 380 nm左右的波長。? 光催化活性高 (吸收紫外光性能強；能隙大，光生電子的還原性和和空穴的氧化性強 )。? 廣泛應用于水純化，廢水處理，有毒污水控制，空氣凈化，殺菌消毒等領域。 TiO2光催化材料的特性167。 Degussa P25是 70:30％銳鈦礦 金紅石混合物，其約 100 nm大小的團聚體的 BET表面積是 55177。15 m2g1，微晶尺寸是 30 nm。167。 研究表明：金紅石相的光催化活性比銳鈦礦相 TiO2的小很多，167。 然而其他的研究者發(fā)現(xiàn)金紅石對某些物質具有更高的選擇活性。如：退火金紅石 (T≥800℃ )在 4氯酚氧化中表現(xiàn)出光學活性。167。 且 Domenench等的研究工作也表明：金紅石 TiO2在氧化 CN的光催化活性實際上優(yōu)于銳鈦礦相。167。 在光還原 HCrO4時 Degussa P25是比銳鈦礦相更好的催化劑。 TiO2光催化材料的特性三、光催化材料研究進展、納米 TiO2的改性三、光催化材料研究進展? 半導體光催化劑在實際應用中存在吸收光譜較窄、光量子效率低、高的固液界面歐姆阻抗、分離困難等缺陷限制了其廣泛應用。? 為加強光催化劑內部與顆粒界面之間的電荷轉移以提高其催化活性，常常對 TiO2選擇性地進行表面處理。? 為提高 TiO2的光催化活性，對 TiO2進行選擇性晶格摻雜、表面貴金屬 (Pt、 Pd、 Ru、 Au)沉積、光敏化、制備半導體光電極，以及與其它具有光催化活性的氧化物復合等方式進行改進。、納米 TiO2的改性陽離子摻雜167。 采用高溫焙燒或輔助沉積等方法實現(xiàn)半導體的金屬離子摻雜，并將金屬離子轉入 TiO2晶格結構中。167。 金屬離子的摻入延長了電子 空穴的復合時間 ，可有效地利用太陽能。某些過渡離子摻雜還能 阻止 TiO2由銳鈦礦向金紅石轉變 。167。 過渡金屬離子摻雜對 TiO2的光催化活性的影響，可能與摻雜離子的電勢、電子構型、離子化合價、離子半徑等因素有關。167。 通過摻雜可以有效地調節(jié)半導體的能級結構 。雜質離子可以將主體中的陽離子取代，在半導體中形成施主和受主能級，從而可以提高光生載流子的分離效率和光量子產(chǎn)率。167。 常見離子 :Fe3+, Mo5+, Ru3+, Os3+, Re5+, V4+, Rh3+, Co3+等。、納米 TiO2的改性陽離子摻雜167。 瞬態(tài)載流子復合速率測試結果顯示： TiO2晶格中的金屬離子可顯著地影響其光活性、載流子復合速率及界面電荷傳輸速率。167。 如：摻雜 .% 的 Fe3+， Mo5+， Ru3+， Os3+， Re5+， V4+，Rh3+可以顯著增強 TiO2光氧化性和還原性；而摻雜 Co3+和 Al3+則會減弱 TiO2的光催化活性。167。 實驗研究還發(fā)現(xiàn)，摻雜前者 TiO2的載流子壽命是摻雜后者的 40倍，而通常光催化活性與催化劑內的載流子濃度成正比。、納米 TiO2的改性陽離子摻雜167。 這是因為離子在 TiO2的能級中形成了施主和受主能級，發(fā)生在施主能級和 TiO2導帶、受主能級和 TiO2價帶之間的電子躍遷 提高了載流子的分離效率，并導致 TiO2的吸收光譜 “紅移 ”。VB VBCB CB167。 Mo5+摻雜 TiO2吸收帶邊 “紅移 ”，并可達到最高的光量子效率。167。 離子注入法對 TiO2摻雜的結果表明： V5+, Cr3+, Mn3+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+注入可使 TiO2的光吸收帶邊向可見光區(qū)擴展。波長大于 450 nm的光照射下，可以降解 2丙醇。167。 非金屬元素摻雜包括 F、 N、 C、 S和 B等，主要為 C和 N摻雜。167。 N元素摻雜可以擴展 TiO2吸收光譜，提高其可見光催化活性。 2022年 Asahi等在 N2/Ar體積比為 2:3氣氛中濺射 TiO2靶，制備出 N摻雜 TiO2膜后， N等非金屬摻雜引起人們廣泛研究興趣。167。 對 C4+， N3， F， P3， S2取代銳鈦礦型 TiO2中氧的理論計算表明， N的 2p能與 O的 2p軌道雜化，致使材料的禁帶變窄； S2摻雜雖然也有同樣的效應，但其離子半徑較大，難以對 O2發(fā)生取代。167。 Khan等在 CO2, H2O和 O2高溫氣氛中得到 n型摻雜 C的金紅石TiO2膜，在波長小于 535 nm范圍內有吸收，當光強為 40 mW/cm 2時，最大光解水效率和光電轉換效率分別為 11% 和% 。167。 Sang等人通過溶膠 凝膠法制備了 B摻雜 TiO2，負載鉑后表現(xiàn)出很高的光解水活性。陰離子摻雜、納米 TiO2的改性調整光催化劑的晶型和粒徑、納米 TiO2的改性167。 板鈦礦型 TiO2沒有光催化活性。167。 金紅石是 TiO2中最穩(wěn)定的晶型，晶格中缺陷少，禁帶較小，導帶較正，阻礙了 O2的還原。高溫處理導致比表面積急劇下降，金紅石光活性較低。167。 銳鈦礦低溫下較穩(wěn)定，但高溫處理后，晶格中含有較多位錯和缺陷，從而存在較多氧空位捕獲電子，具有較高的光催化活性。167。 但 Bickey等人認為將銳鈦礦和金紅石型 TiO2按一定比例混合有更高的催化活性。這可能是由于共存時，相當于構成了復合半導體，可使空穴 電子有效分離，減少其復合的概率。167。 粒子粒徑減小 ，表面積增大，同時導帶電勢變負，價帶電勢變正，使半導體的氧化還原能力增強，提高了其光催化反應效率。167。 但大表面積也就意味著表面上更多的復合中心，當復合起主要作用時，也會出現(xiàn)活性隨粒子粒徑的減小而下降的情況。167。 粒徑減小，半導體禁帶變寬，吸收藍移，使 TiO2光吸收變弱。表面貴金屬負載、納米 TiO2的改性167。 通過浸漬還原、表面濺射等辦法可使貴金屬形成原子簇沉積附著在 TiO2表面上。167。 貴金屬負載后的 TiO2表面具有高的光催化活性，能吸收可見光，可有效地防止電子－空穴的復合和降低還原反應的過電壓損失。167。 研究較多的是在 TiO2表面負載 Au、 Pt、 Ag、 Pd等貴金屬。167。 在反應體系中加入電子接受體，如： O H2O Cu2+、 Fe3+等，因其能吸收光生電子，減少電子 空穴復合的機會，從而也可提高光催化活性。與其他半導體材料復合與固載、納米 TiO2的改性167。 提高光催化劑活性關鍵是如何 減少光生電子 空穴的復合幾率 。167。 除了前述的單一化合物的表面修飾、貴金屬負載、粒子摻雜改性外，兩種或兩種以上的半導體在納米尺度上的復合比單一半導體表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性和催化活性。167。 半導體復合體系是將兩種不同能隙的半導體結合在一起，解決催化劑的可見光吸收系數(shù)小和電子 空穴的復合等問題，但復合半導體的能帶結構必須匹配，這樣才能通過復合來提高其光電