光催化专题知识专业知识讲座课件.ppt

1、本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?纳米TiO2光催化剂简介?纳米TiO2光催化剂的制备?纳米TiO2光催化剂的表征?纳米TiO2光催化剂的应用?总结 主要内容 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?纳米TiO2光催化剂简介?什么是多相光催化剂？多相光催化多相光催化是指在有光参与的情况下，发生在催化剂及表面吸附物（如H2O，O2分子和被分解物等）多相之间的一种光化学反应。光催化反应是光和物质之间相互作用的多种方式之一，是光反应和催化反应的融合，是光和催化剂同时作用下

2、所进行的化学反应。纳米TiO2是一种新型的无机金属氧化物材料，它是一种N型半导体材料，由于具有较大的比表面积和合适的禁带宽度，因此具有光催化氧化降解一些化合物的能力，纳米TiO2具有优异的光催化活性，并且价格便宜，无毒无害等优点因此被广泛的应用。纳米TiO2粉体 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。半导体是指电导率在金属电导率（约104106/cm)和电介质电导率（1-10/cm)之间的物质，一般的它的禁带宽度Eg小于3eV。半导体的能带结构 导带 价带 禁带 Eg 3eV 掺杂半导体 N型半导体（正电荷中心起提供电子的作用，依靠

3、自由电子进行导电）P型半导体（负电荷中心起提供电子的作用，依靠空穴进行导电）半导体 本征半导体（纯的半导体，不含有任何杂质，禁带中不存在半导体电子的状态,即缺陷能级)本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。实际半导体中，由于半导体材料中不可避免地存在杂质和各类缺陷，使电子和空穴束缚在其周围，成为捕获电子和空穴的陷阱，产生局域化的电子态，在禁带中引入相应电子态的能级。N型半导体的缺陷能级Ed靠近导带，P型半导体的Ea靠近价带。Ec Ed Ev 价带 Ec Ea Ev 导带 价带 导带 P型半导体的能级 N型半导体的能级 本文档所提供的信

4、息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。C:Documents and SettingsAdministrator桌面03_02_07_1.swf P型半导体中电子转移示意图 N型半导体中电子转移示意图 C:Documents and SettingsAdministrator桌面03_02_08_1.Mpeg.swf PN节 C:Documents and SettingsAdministrator桌面03_02_09_1.swf C:Documents and SettingsAdministrator桌面03_02_09_2.swf 本文档所提

5、供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?为什么要用纳米半导体光催化剂？（量子限域效应）大的半导体粒子和微粒（分子簇）的空间电子状态 粒子半导体 E0/团簇 非定域分子轨道 非定域分子轨道 直径 导带 价带 距离 浅陷阱 深陷阱/表面态 深陷阱 深陷阱 表面态（表面界面效应）本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。LUMO HOMO?原子 轨道 分子 轨道 簇物 量子化 粒子 半导体 N=1 N=2 N=10 N=2000 N2000 能 量 导 带 价 带 半导体能带宽度与粒子大小N

6、(?)的关系示意图 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。各种常用半导体的能带宽度和能带边缘电位示意图（pH=0）-101234TiO2WO3ZnO3.2 3.03 2.8SnO23.8ZnS3.6CdS2.4Fe2O32.2ENHEH+/H2O2/H2O.SrTiO33.2 1.1Si本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?常见的光催化材料 photocatalyst Ebg（eV）photocatalyst Ebg（eV）Si 1.1 ZnO 3.2 TiO2（Rut

7、ile)3.0 TiO2(Anatase)3.2 WO3 2.7 CdS 2.4 ZnS 3.7 SnO2 3.8 SiC 3.0 CdSe 1.7 Fe2O3 2.2-Fe2O3 3.1 ZnO在水中不稳定，会在粒子表面生成Zn(OH)2 铁的氧化物会发生阴极光腐蚀 金属硫化物在水溶液中不稳定，会发生阳极光腐蚀，且有毒！本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?光催化技术的发展历史 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?TiO2光催化剂的优点 本文档所提供的信息仅供参考

8、之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?TiO2的结构与性质 Ti O TiO6 金红石型 锐钛矿型 TiO2晶型结构示意图 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。Crystal structures Relative density Type of lattice Lattice constant Lengths of Ti-O bond/nm Eg/eV a c anatase 3.84 Tetragonal system 5.27 9.37 0.195 3.2 rutile 4.22 Tet

9、ragonal system 9.05 5.8 0.199 3 brookite 4.13 Rhombic system?TiO2晶体的基本物性 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?锐钛矿相和金红石相TiO2的能带结构 CB/e-VB/h+CB/e-3.2eV 3.0eV VB/h+0.2eV?两者的价带位置相同，光生空穴具用相同的氧化能力;但锐钛矿相导带的电位更负，光生电子还原能力更强?混晶效应：锐钛矿相与金红石相混晶氧化钛中，锐钛矿表面形成金红石薄层，这种包覆型复合结构能有效地提高电子-空穴的分离效率 本文档所提供的信息仅供

10、参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?TiO2光催化材料的特性 研究方向：TiO2改性，提高太阳能的转化率及光催化效率 TiO2是当前最具有应用潜力的光催化剂 优缺点 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?TiO2光催化剂的催化机理 半导体的能带结构 半导体存在一系列的满带，最上面的满带成为价带（valence band，VB）存在一系列的空带，最下面的空带称为导带（conduction band，CB）；价带和导带之间为禁带。当用能量等与或大于禁带宽度（Eg）的光照射时，半导体价带上的电

11、子可被激发跃迁到导带，同时在价带上产生相应的空穴，这样就在半导体内部生成电子（e-）空穴（h+）对。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?半导体价带的光激发 固体中的光激发和脱激过程 空气和溶液中通常是氧 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?光生电子空穴对的氧化还原机理 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?TiO2光催化主要反应步骤 hv H+VB E-CB 复合 价带空穴诱发氧化反应 捕获价带空穴生

12、成Titanol基团 导带电子诱发还原反应 捕获导带电子生成Ti3+TiO2 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。e-h+Ox-Red+CO2,Cl,H+,H2O Red Ti Ti HO TiO2光催化反应基本原理及主要基元反应步骤 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?光催化反应类型?反应物被光激发后，在催化剂作用下引起的催化反应：?由激发的催化剂K*所引起的催化反应?催化剂和反应物有很强的相互作用，如生成配合物，后者再经激发进行的催化反应?在经多次激发后的催化剂

13、作用下引发的催化反应?光催化氧化-还原反应 A+hvA*A*+K(AK)*B+KK+hvK*K*+A(AK)*B+KA+AKAK+hv(AK)*B+KK本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?TiO2光催化活性的光催化的影响因素?TiO2晶体结构的影响 在 TiO2的三种晶型锐钛矿、金红石和板钛矿中，锐钛矿表现出较高的活性，原因如下：本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?TiO2表面结构的影响 光催化过程主要在催化剂表面发生，对于单纯的TiO2光催化剂，影响其光催化剂，

14、影响其光催化活性的表面性质如下：本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?催化剂颗粒直径的影响 催化剂粒子的粒径越小，单位质量的粒子数越多，比表面积越大，催化活性越高；但比表面积的增大，意味着复合中心的增多，如果当复合反应起主导作用的时候，粒径的减小会导致活性的降低 当粒径在110nm级时会产生量子效应 半导体禁带明显变宽，电子空穴对的氧化能力增强 半导体电荷迁移速率增加，电子与空穴的复合几率降低 活性增大 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?溶液pH值的影响 TiO2

15、在水中的零电点（电荷为零的点）为pH=6.25 当溶液pH值较低时，TiO2表面质子化，带正电荷，有利于光生电子向表面迁移 当溶液pH值较高时，由于OH-的存在，TiO2表面带负电荷，有利于光生空穴向表面迁移 对于不同的物质光催化降解有不同的最佳pH值，而且对于降解的影响非常显著 实践证明，在pH=39时，TiO2通常具有较好的催化活性 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?温度的影响 1.当氧的分压较高（如PO2=101325Pa），底物S的浓度较低时，温度对催化剂表面氧的吸附数量影响不大，温度效应取决于温度对有机物氧化速率的影

16、响 2.当氧的分压较低（如PO2 5066.25Pa），底物S的浓度较高（大于10-3mol/dm-3)时。温度效应取决于温度对有机底物和氧吸附性能的影响?其他影响因素 除了前面提过的影响因素外，外加氧化剂、光源、光强、反应液中的盐等外界条件都可以对 TiO2的光催化活性产生一定的影响。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?提高TiO2光催化活性的途径 目前的TiO2光催化剂存在两个问题：量子效率低 太阳能利用率低 解决方法：?贵金属沉积?复合半导体?离子掺杂修饰?表面光敏化?表面还原处理?表面鳌合及衍生作用?超强酸化 本文档所提

17、供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?贵金属沉积 沉积Ag后的TiO2光催化性能 光生电子在Ag岛上富集，光生空穴向TiO2晶粒表面迁移，这样行成的微电池促进了光生电子和空穴的分离，提高了光催化效率。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?复合半导体 偶合型复合半导体电荷分离示意图偶合型复合半导体电荷分离示意图 SnO2TiO2电子转移过程示意图 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。包覆型复合半导体电荷分离示意图 h

18、v SnO2 hv CB VB VB TiO2 A A+SnO2TiO2电子转移示意图 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?离子掺杂修饰 掺杂离子提高TiO2光催化效率的机制可以概括为以下几个方面：本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。氮掺杂的二氧化钛带隙结构 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?表面光敏化 S*S hv CB VB 一 A VB CB CB VB A S A S 一 光敏化的作用机理

19、敏化剂激发后电子转移 电子转移给受体 催化剂再生 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?表面还原处理 一方面，随着TiO2表面Ti3+位的增多，TiO2的费米能级升高，界面势垒增大，减少了电子在表面的积累及与空穴的进一步复合 另一方面，在TiO2表面，Ti3+通过吸附分子氧，也形成了捕获光生电子的部位 对于TiO2光催化反应，电子向分子氧的转移是光催化氧化反应的速度限制步骤，故表面Ti3+数量越多，越有利于电子向分子氧的转移。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?表面

20、螯合及衍生作用 表面衍生作用及金属氧化 物在TiO2表面的螯合可进一步改善界面电子传递效果，进而影响TiO2光催化活性。1.可有效延长光生电子-空穴的复合时间。2.能造成光催化剂TiO2的导带向更负方向移动。?超强酸化 增强催化剂表面酸性是提高光催化效率的一条新途径。一方面，通过二氧化钛的SO42-表面修饰（超强酸化），是催化剂结构明显改善，有效地抑制了晶相转变，使得具有高光催化本证活性的锐钛矿含量增加、晶粒度变小、比表面积增大、表面氧缺陷位增加。另一方面，SO42-/TiO2超强酸催化剂表面由于受到SO42-诱导的相邻L酸中心和B酸中心组成了基团协同作用的超强酸中心增大了表面酸量及氧的吸附量

21、。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?纳米TiO2的制备及表征 二氧化钛合成 物理法 化学法 机械粉碎法 液相法 气相法 液相沉淀法 溶胶-凝胶法 醇盐水解法 微乳液法 水热法 TiCl4氢氧焰水解法 TiCl4气相氧化法 钛醇盐气相氧化法 钛醇盐气相水解法 钛醇盐气相热解法 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。制备方法 优点 不足 液相沉淀法 粒径小，原料便宜易得 工艺流程长、废液多、产物损失较大，纯度低 溶胶-凝胶法 粒径小，分布窄，晶型为锐钛矿型，纯度高，热稳

22、定性好 有机溶剂来控制水解速度，致使成本较高 醇盐水解法 常温进行，设备简单，能耗少，纯度高 大量有机溶剂来控制水解速度,致使成本较高 微乳液法 可有效控制TiO2颗粒的尺寸 易团聚 水热法 晶粒完整，粒径小，分布均匀，原料要求不高，成本相对较低 反应条件为高温、高压，材质要求高?液相法 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?液相沉淀法 传统的方法（前躯体：TiCl4,Ti(SO4)2）改进后的方法(前躯体：TiOCl2不加碱性沉淀剂)TiOCl2 水溶液 白色晶型沉淀 白色晶型沉淀 加热干燥 加热干燥 金红石型纳米TiO2粉体

23、锐钛矿型纳米TiO2粉体 无定形的Ti(OH)4 TiCl4或Ti(SO4)2 过滤 洗涤 干燥 600煅烧 锐钛矿 型TiO2 800煅烧 金红石型TiO2 氨水,NaOH,(NH4)2CO3 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?溶胶-凝胶法(Sol-Gel)(前驱体(TNB)混合液 均匀混合液 均匀混合液 黄色晶体 钛酸丁酯 抑制剂 加入总醇量2/3的醇 缓慢滴加 1/3醇+水 搅拌 滴加盐酸 测pH值 真空干燥(ACAC，HAc)白色纳米TiO2粉末 Sol-Gel 法制备TiO2的工艺流程 本文档所提供的信息仅供参考之用

24、，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。My Own Methods 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。Improvement of the experiment 10mlTNB 7mlC2H5OH+A 7mlC2H5OH+1.08mlH2O+1mlHAc A 40,Stirring,use HCl adjust pH to 2 Add B,2-3drop/s Yellow gel 100,1h 500 5h White TiO2 powder XRD B 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科

25、学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?醇盐水解沉淀法(前驱体(TNB)钛酸丁酯 醇 混 合 混合 水 酸 醇 水解 陈化 真空干燥 煅烧 纳米级TiO2 醇盐水解法合成TiO2的工艺流程图 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?水热法 1.前驱体:（TNB,NaOH 调整pH)3ml TNB 15ml C2H5OH A NaOH pH=5,6,8,10,12 B Hydrothermal reactor 180，5h Cool Centrifugal Lavation Drying TiO2,powder 本

26、文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。2.前驱体:TNB,尿素水解 3ml TNB 5mlC2H5OH CO(NH2)2 10ml C2H5OH A B Stirring C Hydrothermal reactor Cool Centrifugal Lavation Drying TiO2 powder 80,4h;180,4h 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。3.前驱体:TiCl4，NaOH 调整pH 2mTiCl4 10mlC2H5OH A NaOH 1,3,5

27、,7ml B Hydrothermal reactor White TiO2power Centrifugal Lavation Drying Cool 180,8h 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?微乳液法 前驱体:TiCl4,NaOH，HCl调整pH 混合 超声 透明溶液A 混合 超声 透明溶液B 混合,调整pH 反应釜 180 ,8h 冷却 离心 粉末16.8ml 正庚烷 2.7ml 正己醇 1.5g CTAB 1.8 ml TiCl4溶液 16.8ml 正庚烷 1.5gCTAB 2.7ml 正己醇 B 反应釜 ,8h

28、 离心 16.8ml 正庚烷 2.7ml 正己醇 1.5g CTAB 1.8 ml TiCl4溶液 16.8ml 正庚烷 1.5gCTAB 2.7ml 正己醇 洗涤干燥 白色TiO2 混合 超声 透明溶液A 混合 超声 透明溶液 混合,调整pH 180 冷却16.8ml 正庚烷 2.7ml 正己醇 1.5g CTAB 1.8 ml TiCl4溶液 16.8ml 正庚烷 1.5gCTAB 2.7ml 正己醇 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。小结：通过对各种方法制备出的纳米TiO2对比，发现采用溶胶凝胶法制备的纳米TiO2具有粒径

29、小，分布窄，晶型为锐钛矿型，纯度高，热稳定性好，产率较高等优点，是一种非常具有发展潜力的合成方法。是有可能应用于工业生产的合成纳米材料的方法。我们采用溶胶凝胶法，合成了一系列的掺杂型纳米TiO2，并对其进行了负载，测定了光催化性能，得到了很好的结果。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?掺杂型纳米TiO2的制备 5mlTiCl4(1mol/L)NaOH 180,8h Hydrothermal reactor Centrifugal Lavation drying Purple powder Cool White precipita

30、tion NaOH No white precipitation 6.8mlHAuCl4?水热法（掺杂Au）本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?微乳液法（掺稀土元素）混合 超声 透明溶液A 混合 超声 透明溶液B 混合,调整pH 反应釜 180 ,8h 冷却 离心 洗涤 干燥 白色TiO2粉末 16.7ml 正庚烷 2.7ml 正己醇 2.3g CTAB 10.8 ml TiCl4 16.7ml 正庚烷 2.3gCTAB 2.7ml 正己醇 混合 超声 透明溶液A 混合 超声 透明溶液B 混合,调整pH 反应釜 180 ,8h

31、冷却 16.8ml 正庚烷 2.7ml 正己醇 1.5CTAB 1.8 ml TiCl4 16.8ml 正庚烷 1.5 g CTAB 2.7ml 正己醇 稀土硝酸盐+盐酸 超声 盐溶液 溶解 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?溶胶-凝胶法(掺杂过渡金属)MCln HCl 少量C2H5OH 超声 溶解 澄清溶液 HAc+H2O TNB 加热 搅拌 黄色胶体 C2H5OH 黄色溶胶 陈化 凝胶 500,8h 掺杂型纳米TiO2 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?纳

32、米TiO2光催化剂的负载 由于粉体的纳米TiO2过程中存在着使用和回收不便的问题，在实际的应用中很难利用，因此需要对TiO2进行负载，以便在实际中得到很好的应用。我们采用浸渍法、层层组装的方法对纳米 TiO2进行了负载，分别在石棉绳、玻璃纤维、沸石、分子筛上进行了负载并测试了对甲醛的降解效率，得到了较好的结果。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?浸渍法（载体为石棉绳、沸石、分子筛）石棉绳 沸石 分子筛 100 干燥 纳米TiO2溶胶 浸泡 2h,除乙醇 灼烧,600 8h 负载型纳 米TiO2 催化性能 测定 24h 本文档所提

33、供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?层层自组装法（载体为玻璃纤维布）1.玻璃纤维布的前处理 玻璃纤维布 1%SDS溶液 15min H2O 5min 1%HCl溶液 80，30min H2O 5min 带负电荷的玻璃纤维布 1%的PDDA溶液 15min H2O 5min 带正电的玻璃纤维布 聚二烯丙基二甲基胺盐酸盐 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。2.层层自组装进行负载 将处理好的玻璃纤维布依次浸于的PSS溶液中15min、水中5min、TiO2悬浊液中15min、水中

34、5min，如此重复10次，再在高温下烧结，可测得平均每平方米的玻璃纤维可负载光催化剂I0.5g 处理好的玻璃纤维布 1%的PSS溶液 H2O 1%的 TiO2溶液 H2O 15min 5min 15min 5min 聚苯乙烯磺酸钠 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。“From Self-Organizing Polymers to Nanohybrid and Biomaterials”Stephan F?rster and Thomas Plantenberg,Angew.Chem.,Int.Ed.,2002,41,688.O

35、rder structure 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?纳米TiO2光催化剂的表征 1020304050607080050100150200250300350400450500550600650700750800 Intensity/a.u.2?degreeTi(OR)4/H2O=1:1(Mole ratio),400Ti(OR)4/H2O=1:2(Mole ratio),600 Ti(OR)4/H2O=1:5(Mole ratio),600 Ti(OR)4/H2O=1:10(Mole ratio),500XRD 溶胶

36、-凝胶法 锐钛矿：25.30，37.80和48.10 金红石：27.50，36.10和44.10 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。1020304050607080050100150200250300350400450500550600650FWHM=0.368FWHM=0.270FWHM=0.248 Intensity/a.u.2?degree?without metal ions Zn2+Fe3+Sn2+FWHM=0.296本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。T

37、EM 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。水热法 10203040506070050100150200250300350400450 Intensity/a.u.2?degree pH=5 pH=6 pH=8 pH=10 pH=12FWHM=0.564XRD 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。60 TEM 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文

38、档如有不当之处，请联系本人或网站删除。晶粒直径计算（pH=6）BBKt?cos?Scherrers Formula K=0.89=0.154178nm B=0.564*/180=0.00984 t=0.89*/(B Cos B)=0.89*0.154178nm/0.00984*Cos(25.337/2)=13.9nm K：谢乐常数 B：衍射峰值半高宽的宽化程度 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。TiO2:10%Sn的TEM图 TiO2:10%Sn的EDS图 溶胶-凝胶法 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿

39、。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。TiO2:10%Pd的TEM图 TiO2:10%Pd的EDS图 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?催化性能的测试（降解苯酚）03060901201501802100510152025 Undoped TiO2 2%Cr/TiO2 10%Pd/TiO2 10%RE/TiO2 Concentration/mg/LTime/min本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?降解甲醛（分子筛负载）15202530otocatalyst

40、I at different times t/h510152025305060708090100 Degradation of formaldehyde by photocatalyst I at different times Degradation efficiency/%t/hfigure 4.3本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?纳米TiO2的应用 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之

41、处，请联系本人或网站删除。?环保方面的应用 A.无机污染物的光催化氧化还原 光催化能够解决Cr6+、Hg2+、Pd2+等重金属离子的污染 光催化还可分解转化其它无机污染物，如CN-、NO2-、H2S、SO2、NOx等 B.机化合物的光催化降解 有机物 催化剂 光源 光解产物 烃 TiO2 紫外 CO2，H2O 卤代烃 TiO2 紫外 HCl，CO2，H2O 羧酸 TiO2 紫外，氙灯 CO，H2，烷烃，醇，酮酸 表面活性剂 TiO2 日光灯 CO2，SO32-染料 TiO2 紫外 CO2，H2O，无机离子，中间物 含氮有机物 TiO2 紫外 CO32-，NO3-，NH4+，PO43-，F-等

42、有机磷杀虫剂 TiO2 紫外，太阳光 Cr，PO43-，CO2 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?卫生保健方面的应用 灭杀细菌和病毒 可以用与生活用水的杀菌消毒；负载TiO2光催化剂的玻璃，陶瓷等是医院、宾馆、家庭等各种卫生设施抗菌除臭的理想材料。TiO2光催化剂杀菌的特点 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。使某些癌细胞失活 TiO2表面修饰血卟啉（Hp，hematioporphyrin），通过有选择地局部或局域注射微粒到瘤内，随后用光导纤维传导紫外光集中照射瘤

43、组织体，光激发TiO2颗粒表面生成强活性的反应氧类（OH和H2O2）直接渗透进入瘤组织体，而杀死瘤组织体内的恶性细胞 TiO2粉体 癌细胞 光纤 人眼 紫外光 Fujishaima 等设计的癌细胞光催化杀灭治疗装置 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。光照前 光照后 在小鼠的癌变部位注入纳米TiO2 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?防结雾和自清洁涂层方面的应用?在紫外光照射下，水在氧化钛薄膜上完全浸润。因此，在浴室镜面、汽车玻璃及后视镜等表面涂覆一层氧化钛可以起

44、到防结雾的作用 防雾作用 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?在窗玻璃、建筑物的外墙砖、高速公路的护栏、路灯等表面涂覆一层氧化钛薄膜，利用氧化钛在太阳光照射下产生的的强氧化能力和超亲水性，可以实现表面自清洁。TiO2薄膜 有机污垢 无机污垢 CO2 H2O 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?光催化合成反应(1)还原氢转移反应 (2)还原羧酸化反应 (3)氧化反应 (4)复合氧化还原反应 RCOOH+2AgFRF+CO2+2Ag+HFTiO2光照本文档所提供的信息

45、仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?防晒油、化妆品的应用 太阳光包含光的各种波长，有可见光、红外光、和紫外光。对人体伤害的是紫外光,300400nm之间。所以在防晒油、化妆品中加入纳米TiO2，一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻，无毒无臭，添加在化妆品中，可使化妆品的性能得到提高，达到保护皮肤的目的。颗粒不能太大或太小，一般40 nm,太大起不到吸收作用，太小会堵塞毛孔,影响健康。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?纳米TiO2作为隐形材料的应用 由于

46、纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的作用；另一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大34个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到了隐身作用。美国F117隐形轰炸机 美国B2隐形轰炸机 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?纳米TiO2在塑料中的应用 纳米TiO2对塑料不仅起补强作用，而且具有许多新的特

47、性。利用它透光、粒度小，可使塑料变得更致密，可使塑料薄膜的透明度、强度和韧性、防水性能大大提高。在有机玻璃生产时加入表机经修饰的纳米TiO2可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的；在有机玻璃中添加纳米TiO2既不影响透明度又提高了高温冲击韧性。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。今后研究的主要方向 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。?总结?介绍了TiO2光催化的基本性质、基本原理及特点?提高TiO2光催化活性的方法及原理?TiO2光催化剂的合成、表征和催化性能的测定?TiO2光催化剂的应用及发展方向 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。谢谢大家！谢谢大家！