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二氧化钛光催化剂的研究进展 安徽建筑工业学院材化学院 10化工（2） 摘要：：二氧化钛里粒是10—50nm具有屏蔽紫外线功能和产生颜色效应的一种透明物质，纳米二氧化钛光催化材料以其优异的性能广泛应用于灭菌和环境净化等方面二氧化钛光催化剂凭借着可利用光进行催化反应而受到催化行业的亲睐，简要叙述了TiO2光催化剂的制备过程，在日常生活中的应用，对常见有机物的催化和二氧化钛催化剂的展望 关键字： 二氧化钛 制备 光催化 引言： 二氧化钛里粒是10—50nm具有屏蔽紫外线功能和产生颜色效应的一种透明物质，纳米二氧化钛光催化材料以其优异的性能广泛应用于灭菌和环境净化等方面。作为高效光催化剂，它的显著优点是：能有效吸收太阳光谱中的弱紫外辐射部分，在较大ｐＨ值范围内的稳定性强。具有高效、无毒的特点。适用于废气、废液的治理和灭菌，能处理多种有毒化合物，包括工业有毒溶剂、化学杀虫剂、木材防腐剂、染料及燃料油等，迄今详细研究过的有机物达１００种以上。此外，ＴｉＯ２光催化技术也被用于无机污染物的处理，可以使Ｈｇ２＋、Ｐｂ２＋等水中金属离子还原或氧化而沉积在ＴｉＯ２表面。ＴｉＯ２光催化可能降解的无机污染物还有氰化物、ＳＯ２、Ｈ２Ｓ、ＮＯ和ＮＯ２等有害气体也能被吸附在ＴｉＯ２表面，在光的作用下转化成无毒无害物质。由于ＴｉＯ２的禁带宽度为～３．２ｅＶ，只能吸收波长小于～３８７ｎｍ的紫外辐射，不能充分利用太阳能，光催化降解率低。特别是对一些难降解有机物如苯基的降解性能较差。为了进一步改善二氧化钛光催化材料的性能目前国内外进行了大量的研究工作。 正文： 1光催化：光触媒于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。 在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射，结果 发现水被分解成了氧和氢。由于是借助光的力量促进氧化分解反应，因此后来将这一现象中 的氧化钛称作光触媒。 这种现象相当于将光能转变为化学能。 1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行， 日本的研究机构发表许多关于光触媒的新观念，并提出 应用于氮氧化物净化的研究成果。因此二氧化钛相关的 专利数目亦最多，其它触媒关连技术则涵盖触媒调配的 制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定法、触媒性能测 试等。以此为契机，光触媒应用于抗菌、防污、空气净 化等领域的相关研究急剧增加，从1971年至2000年6月 总共有10,717件光触媒的相关专利提出申请。二氧化钛 TiO 2 光触媒的广泛应用，将为人们带来清洁的环境、健 康的身体。 利用纳米超微粒子技术与特性，研发出材料本身在反应时完全不 参与作用，却可促进并提高反应能量，以催化目标反应的触媒技术已运用于环境清洁作用上，促使有害或有毒物质加速反应成为 稳定而无害物质，达到环保效果。 纳米二氧化钛光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，就象植物的光合作用中的叶绿素。TiO2光触媒在太阳光或室内荧光灯的照射下能产生抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空气净化的作用。 2纳米二氧化钛的制备： 制备纳米TiO2的方法很多。根据物质的原始状态可分为：固相法、液相法、气相法；根据研究纳米粒子的学科可分为：物理方法、化学方法、物理化学方法；根据制备技术可分为：机械粉碎法、气体蒸发法、溶液法、激光合成法、等离子体合成法、射线辐照合成法、溶胶—凝胶法等。 2.1.等离子体法 等离子体法是通过激活载气携带的原料形成等离子体，再加热反应生成超微粒子的方法。以TiCl4为原料，氢气为载气，氧气为反应气体，应用频率为2450MHz的微波诱导可合成有机膜包裹的TiO2。1992年，日本东北大学采用等离子体（ICP）喷雾热解法以Ti的氯化物为原料制得了Ti的氧化物的超微粉。等离子体喷雾法是利用等离子体喷枪能产生50000K高温的特点，将这种喷枪的喷出物急骤冷却而生成纳米级的超微粒子。 2.2.水解法 水解法主要是利用金属盐在酸性溶液中强迫水解产生均匀分散的纳米粒子。已有报道，在硫酸根离子和磷酸根离子存在条件下，用20min到两周左右缓慢地加水分解氯化钛溶液时可得到金红石型纳米TiO2。水解法又可以分为很多种，以下是几种常见的水解法： 2.2.（1）.TiCl4氢氧火焰水解法 该法是将TiCl4气体导入氢氧火焰中（700~1000℃）进行水解，其化学反应式为： TiCl4（g）+2H2（g）+O2（g）→TiO2（s）+4HCl（g） 这种工艺制备的粉体一般是锐钛型和金红石型的混合型产品，纯度高、粒径小、表面积大、分散性好、团聚程度较小，但成本较高。 1.2.2.钛醇盐气相水解法 该工艺最早由美国麻省理工学院开发成功。其化学反应式为： nTi(OR)4(g)+4nH2O(g)→nTi(OH)4(s)+4nROH(g)