【正文】 表面性質(zhì)及尺寸大小等因素。如 Lee(1999)等發(fā)現(xiàn)用脈沖激光照射銳鈦礦 TiO2，由于晶體內(nèi)部產(chǎn)生高溫使得晶粒向金紅石相轉(zhuǎn)變，相轉(zhuǎn)變的過程比表面積和晶粒尺寸保持不變，此法制出的金紅石型催化劑表現(xiàn)出相當(dāng)高的活性。 簡(jiǎn)單地認(rèn)為銳鈦礦比金紅石活性高是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，它們的活性受其晶化過程的一些因素影響。銳鈦礦 TiO2中的每個(gè)八面體與周圍 8 個(gè)八面體相連，金紅石 TiO2中每個(gè)八面體與周圍 10 個(gè)八面體相連。 TiO2的結(jié)構(gòu)與基本性質(zhì) 物理常數(shù) 及結(jié)構(gòu)特征 表 1 TiO2 的物 理 常數(shù) 物性 金紅石型 銳鈦型 結(jié)晶系 四方晶系 四方晶系 相對(duì)密度 ~ ~ 折射率 莫氏硬度 67 電容率 114 31 熔點(diǎn) 1858 高溫時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石型 吸油度 16～ 48 18～ 30 著色強(qiáng)度 1650~1900 1200~1300 顆粒 大小 ~ 功函數(shù) TiO2 的結(jié)構(gòu) 特征 在自然界中， TiO2存在三種晶型結(jié)構(gòu)，即金紅石、銳鈦礦和板鈦礦。人們嘗試用各種制備方法，如貴金屬摻雜、氧化物復(fù)合、表面修飾等等方法，防止和減少電子與空穴的復(fù)合，提高催化劑的光催化活性。由于抗光腐蝕性，化學(xué)穩(wěn)定性，成本低，無毒和強(qiáng)氧化性，二氧化鈦被作為應(yīng)用最廣泛的光催化劑來光降解水和空氣中的有毒化合物。二氧化鈦還用作搪瓷的消光劑，可以產(chǎn)生一種很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。二氧化鈦可由金紅石用酸分解提取，或由四氯化鈦分解得到。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈 交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán) 大學(xué)可以 將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)閱書 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說明書） 所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)閱書 評(píng)閱教師評(píng)價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不 及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)： 一、答辯過程 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q 實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評(píng)定成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 1 緒論 二氧化鈦，化學(xué)式為 TiO2，俗稱鈦白粉，多用于光觸媒、化妝品，能靠紫外線消毒及殺菌，現(xiàn)正廣泛開發(fā)，將來有機(jī)會(huì)成為新工業(yè)。二氧化鈦性質(zhì)穩(wěn)定，大量用作油漆中的白色顏料，它具有良好的遮蓋能力，和鉛白相似，但不像鉛白會(huì)變黑 [1]；它又具有鋅白一樣的持久性。 在過去的 研究中，用半導(dǎo)體粉末對(duì)水、油和空氣中的有毒有機(jī)化合物進(jìn)行光催化降解和完全礦化引起了人們的大量關(guān)注。但是二氧化鈦具有較大的帶隙（銳鈦礦相二氧化鈦為 ）因此，只有較小一段太陽光區(qū)域，大約為 2%~3%紫外光區(qū)可被應(yīng)用 [2]。眾所周知，吸附和催化的效率與固體的孔徑及表面積 有關(guān)，因此，對(duì)二氧化鈦進(jìn)行修飾、改性及增大比表面積是提高光量子效率和增大反應(yīng)速率的一個(gè)有效的方法與途徑。這些結(jié)構(gòu)的區(qū)別取決于 TiO68八面體的連接方式，圖 11 是 TiO68八面體的兩種連接方式，銳鈦礦結(jié)構(gòu)是由TiO68八面體共邊組成，而金紅石和板鈦礦結(jié)構(gòu)則是由 TiO68八面體共頂點(diǎn)且共邊組成。事實(shí)上銳鈦礦可以看做是一種四面體結(jié)構(gòu)，而金紅石和板鈦礦則是 晶格稍有畸變的八面體結(jié)構(gòu) [3]。在同等條件下無定型 TiO2結(jié)晶成型時(shí)，金紅石通常會(huì)形成大的晶粒以及較差的吸附性能，由此導(dǎo)致金紅石的活性較低；如果在結(jié)晶時(shí)能保持與銳鈦礦同樣的晶粒尺寸及表面性質(zhì)，金紅石活性也較高。 Tsai(1997) 等采用不同方法 制備銳鈦礦和金中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 紅石型 TiO2 光催化降解含酚溶液，結(jié)果表明 TiO2 活性與制備方法及煅燒溫度有關(guān)，在一定條件下金紅石型 TiO2表現(xiàn)出很高的光催化活性，該結(jié)果主要取決于金紅石表面存在大量的羥基。板鈦礦是一種很少有人關(guān)注的晶型， Ovenstone(2020)報(bào)道在銳鈦礦晶粒中若混有少量的板鈦礦會(huì)造成催化劑活性顯著下降，原因是在兩種晶相的表面形成復(fù)合中心?；旌暇w表現(xiàn)出更高的活性是因?yàn)榻Y(jié)晶過程中在銳鈦礦表面形成薄的金紅石層，通過金紅石層能有效地提高銳鈦礦晶型中電子 空穴分離效率 (稱為混晶效應(yīng) )。高活性光催化劑 P25 也是由兩種晶型混合組成，而不是純的銳鈦礦。共頂點(diǎn)方式 圖 11 TiO6的結(jié)構(gòu)單元連接方式 a：金紅石 b：銳鈦礦 c。 用于油漆、油 墨、塑料、橡膠、造紙、化纖等行業(yè) 。金紅石型特別適用于室外使用的塑料制品，可賦予制品良好的光穩(wěn)定性 [6]。鈦白粉廣泛用作油漆、紙張、橡膠、塑料、搪瓷、玻璃、化妝品、油墨、水彩和油彩的顏料，還可用于冶金、無線電、陶瓷、電焊條。電子在填充時(shí)優(yōu)先從能量低的價(jià)帶填起。費(fèi)米能級(jí)處于 s， p 能帶和 t2g能帶之間 。當(dāng)用能量大于禁帶寬度 (Eg)的光照射時(shí)， TiO2價(jià)帶上的電子 (e)被激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴 (h+)，電子與空穴對(duì)在電場(chǎng) 作用下分離并遷移到表面。 TiO2對(duì)光的吸收閾值 λg與其禁帶寬度 Eg 有關(guān)，其關(guān)系式為 :λg (nm)=1240/Eg(eV) 對(duì)于銳鈦礦相 TiO2，其吸收閾值為 387nm[9]?？昭ǖ碾妱?shì)大于，比高錳酸根、氯氣、臭氧甚至比氟氣的電極電勢(shì)還高，具有很強(qiáng)的氧化性。 TiO2的光催化作用原理 光催化作用原理 二氧化鈦是一種 N 型半導(dǎo)體材料，銳鈦礦相 TiO2的禁帶寬度 Eg =，由半導(dǎo)體的光吸收閾值 λg與禁帶寬度 E g 的關(guān)系式： λg (nm)=1240/Eg(eV) (1) 可知：當(dāng)波長為 387nm 的入射光照射到 TiO2 上時(shí)，價(jià)帶中的電子就會(huì)發(fā)生躍遷，形成電 子 空穴對(duì)，光生電子具有較強(qiáng)的還原性，光生空穴具有較強(qiáng)的氧化性。除了上述變