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本文通過解析制備納米二氧化鈦的原理經(jīng)氫氣熱處理后對其光催化降解苯酚活性的影響. 結(jié)合 DRS ,FS , XRD等研究手段 ,并發(fā)現(xiàn)納米二氧化鈦光觸媒催化降解苯酚的活性與其光學(xué)特性(吸收光能力和熒光發(fā)射強(qiáng)度)有較好的一致性 ,而光學(xué)特性來自表面態(tài). 由此 ,本文提出了納米二氧化鈦光學(xué)表面態(tài)的概念 ,認(rèn)為與光觸媒催化活性密切相關(guān)的納米二氧化鈦光學(xué)表面態(tài)的性質(zhì) ,是由這些鈦羥基和低價鈦的數(shù)量及比例決定的.因此制備納米二氧化鈦的原理方法分為氣相法和液相法兩大類.
如下圖為光觸媒催化反應(yīng)原理
近十年來 ,人們對半導(dǎo)體光觸媒催化消除環(huán)境污染作了大量研究. 在已被研究的催化劑中 , 納米TiO2 被認(rèn)為是較理想的 ,并已在污水處理和空氣的凈化中得到了應(yīng)用. 已經(jīng)發(fā)現(xiàn) ,納米 TiO2 的晶型結(jié)構(gòu)、摻雜金屬離子、催化劑結(jié)合載體、擔(dān)載貴金屬質(zhì)量、表面衍生化分布、表面羥基基團(tuán)密度及不同氣氛處理等都對光觸媒催化活性有影響. 特別有趣的是 ,即便是 TiO2 晶型相同 ,光催化活性也有很大的差異, 氫氣熱處理會使光催化活性有不同程度的提高. 這些都說明 , 納米TiO2 的表面態(tài)對其光催化活性有重要的影響.
納米二氧化鈦制備方法是以 TiO2 光催化降解水溶液中的苯酚為模型反應(yīng) ,著重研究了氫氣氣氛的熱處理對TiO2 的表面光學(xué)特性的影響 ,并對這種表面光學(xué)特性的變化與光催化活性進(jìn)行了關(guān)聯(lián).但若沒有足夠的鈦羥基捕獲空穴 ,電子和空穴的復(fù)合速率也會同時加快 . 只有當(dāng) TiO2 表面鈦羥基和低價鈦的比例合適時 ,才會更有效地改善它的吸收光能力 ,促進(jìn)電子和空穴的分離和界面電荷轉(zhuǎn)移.納米二氧化鈦表面的粗糙程度估計也會對改善材料的吸收光能力有一定的影響.
綜上所述 ,納米二氧化鈦的光學(xué)表面態(tài)在光催化中起了重要的作用. 這種光學(xué)表面態(tài)來自它的表面鈦羥基和低價態(tài) ,最佳的光學(xué)表面態(tài)與它們的數(shù)量及數(shù)量之比例有關(guān). 對商品二氧化鈦 ,經(jīng)合適的還原氣氛熱處理 ,能構(gòu)建出最佳的光學(xué)表面態(tài) ,較大程度地改善其光催化活性.
面對我國納米二氧化鈦光觸媒催化劑的發(fā)展現(xiàn)狀，對納米粉末的微觀結(jié)構(gòu)研究還有待于進(jìn)一步深入,對納米二氧化鈦微粉特有的化學(xué)物理機(jī)械性能,應(yīng)從理論微觀結(jié)構(gòu)入手研究他們產(chǎn)生的機(jī)理?？傊S著納米材料體系和各種超結(jié)構(gòu)體系研究的開展和深入,納米二氧化鈦超細(xì)粒子制備技術(shù)將會得到日益改進(jìn).
（本文轉(zhuǎn)自：http://www.bzyuhuang.com）
