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综合管
二氧化钛光催化剂改性研究进展
吴琪(西藏大学理学院,西藏自治区西藏拉萨85000
摘要:TiO2光催化材料,因为其具有较高的催化活性,稳面能够改变TO2的电子分布。通常,贵金属的费米能级要比
定的化学性质,成为当前的研究热点。本文重点探讨了改性TiO2的费米能级高,为了使两者混合时费米能级能够保持一致
TiO2光催化剂的研究进展,对金属掺杂、复合半导体、贵金属沉维持系统的平衡,所以费米能级低的TYO2中的电子会持续向更
积、光敏化等四种方法分别进行深入的分析研讨。研究结果表高的费米能级移动,直到贵金属的费米能级和TiO2的费米能级
明这四种方式都能有效地提高二氧化钛的光催化活性。
不存在能级差。贵金属和TO2混合会形成一种空间电荷层,电
关键词:TiO2;光催化;光催化改性
荷层中电子将会向贵金属表面移动,吸附氧速率也因载流子的
1972年, Fujishima和 Honda"发现光电池中光照射的TiO2速率提高而得到了相应的提高。
可持续发生水的氧化还原反应产生且。这一开创性的工作标4表面光敏化
志着以Ti02为代表的半导体光催化剂开始发展起来。TiO2独
在T02中掺杂了一定量的光活性化学物质,扩大二氧化钛
特的光学性能,电学性能以及催化性能,使其在污水处理、空气激发波长的范围。因此常常通过物理或者化学的方法在O
净化、光解水制氢和染料敏化太阳能电池等领域具有广泛的应表面添加光敏化剂,这些物质在可见光下的激发态电势比TiO2
用前景。
导带电势更负,激发产生的电子进入TO2导带,在TO2中产生
半导体的光催化特性是由它的特殊能帯结构所决定。但载流子的过程。通过物理吸附方法或者化学吸附的方法,使光
是,TO2具有较大的禁带宽度(32eV),只能吸收波长入≤387mm活性化合物吸附在催化剂的表面从而使吸收波长范围发生红
的紫外光,不能有效地利用太阳能,光催化或能量转换效率備移,这个过程就是催化剂的表面光敏化。表面光敏化的催化剂
低,使它的应用受到限制。因此对TO2的改性研究,通过调控目前有勞氏紫、叶酸绿政玖红、曙红、钉吡啶类络合物等。
禁带带宽的调控,扩大它的光响应范国,仍是十分重要的研究5结语
课题。目前,TiO光催化剂的改进方法有很多,比如贵金属沉
氧化钛光催化剂具有强氧化性,能处理有机污染物,在
积、离子掺杂、半导体复合、表面修饰等。
环境处理方面有十分出色的效果,这使得二氧化钛具有非常可
1金属离子的掺
观的前景,吸引了广泛的关注研究。但是如何提高TO2的光催
金属离子的掺杂本质上是通过把一定量的杂质离子(主要化数率,降低环境治理的成本是十分重要的问题。
指的是过渡金属离子和一些稀土离子,如掺杂Zn,Fe,Mo,Ru
目前研究TO2光催化剂改性的方法及改性的机理具有重
等)引入到T0晶格的中,从而来影响TO内部载流子的二要的理论和实践意义。进一步研究エ作的应当从以下几个方
系列过程,来改变TO的光催化效果。由于钛元素属于过渡金面考虑:(1)进一步研究如何在利用太阳光的同时提高光量子效
属元素,容易形成光生电子空穴対的浅势捕获阱,有效的降低率:(2)进一步提高TO2光催化剂的回收利用率()尝试新的修
了电子和空穴的复合概率。
饰体系,如尝试石墨烯或者氧化石墨烯等材料修饰
2复合半导体
致谢
半导体的复合利用两种不同的半导体的能级差可以有效
本工作由西藏大学青年科研培育基金项CO小分子在氧化
的提高电荷分离,即利用窄帯隙的半导体敏华宽带隙的半导体钛纳米团簇表面的催化机理研究,ZDP!ZK1501),西藏大学高
TiO2,从而扩展TiO2的吸收光普范围。在光照的激发下,复合的层次人オ引进科研启动基金(过渡金属氧化物团簇催化性质的
窄带隙半导体受光激发时,半导体与TO2同时产生电子跃迁。研究),西藏自治区高校青年教师创新支持计划(西藏太阳能高
由于光子的能量比TiO2中的禁带宽度小,却比复合的窄带隙半效利用的光电转换材料的基础研究,QC2015-24)资助。
导体的禁帯宽度大,使得光生电子聚集在TiO2的导帯,而空
参考文献
则留在复合半导体的价带中,这种电子的迁移,十分大的程度
1高丽丽,于小迪,刘麒等,改性TO2光催化氧化在水处
上降低了光生电子空穴的复合概率,进而提高「材料的光催化理中的研究进展!卒境科技,2013,265:63-6
效率。常见的半导体复合体系有7rO_/TO2,WOa/TiO2,CdS/
2?陈印,马晓军等,改性TO2负戴活性碳纤维的研究进展
TiO2,SnO2/TiO2等。
小生物质化学工程,2014(4):40-4
3贵金属沉积
作者简介:吴琪(1988-)女,汉,山东省済宁市人,博士,讲师,研
金属与半导体具有不同的费米能级。贵金属沉积在TiO2表究方向:材料物理。
17年11月化x43
方方数据