纳米TiO2光催化剂可见光化的研究进展


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目前,利用光催化消除和降解有机污染物成为其中最为活跃的研究方向之一。人们研究开发了TiOz、CASE 、W 03、ZnOL 州等半导体光催化剂,其中,纳米Ti 02以其价廉、无毒、高的稳定性、能够再生循环利用等优点[93,受到了广泛关注。Tioz是多相光催化研究中使用较多的一种材料。锐钛矿型TiO。的带隙能为3.2 eV, 相当于波长为387.5 nrn的光子能量, 当它受到波长小于387.5 nm 的光照射时,价带上的电子便跃迁到导带上,从而产生电子(e )一空穴(h )对。h 是一种很强的氧化剂, 吸附在TiO2表面的oH一和H。o将被氧化成·0H 自由基。·0H 为强氧化剂, 能将它周围的有机物氧化。此外,许多有机物也可被h 直接氧化。利用TiO2对有机污染物进行光催化降解,最终使这些污染物生成无毒、无味的C02、H02及一些简单的无机物, 正逐渐成为工业化技术,这为消除环境污染和水处理开辟了一条新的途径。但是作为一种好的光催化材料,TiO2还存在一些缺陷,主要表现在:①带隙较宽,仅能吸收紫外光,在可见光范围没有响应,对太阳光利用率低(约3 ~5 D03);② 光生载流子的复合率高,光催化效率较低。这些缺陷限制了TiO2。光催化剂的应用前景。

   为此,人们在提高其可见光光催化活性和催化效率、有效利用太阳能等方面做了大量的深入研究。结果表明:采用贵金属沉积、半导体掺杂(金属掺杂、稀土掺杂、非金属掺杂)、半导体复合、半导体光敏化、半导体表面螯合及衍生等技术对光催化剂进行表面修饰或改性处理,可以减小光催化材料的禁带宽度, 扩展其光响应范围。本文作者主要从纳米TiO2。的掺杂与复合两个方面,介绍近年来的研究成果。
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