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納米二氧化鈦(TiO2)表面處理提高光催化和耐候性

更新時(shí)間:2025-02-12 [舉報(bào)]
納米二氧化鈦(TiO2)因其特的物理化學(xué)性質(zhì)和光催化活性而廣泛應(yīng)用于環(huán)境治理、能源轉(zhuǎn)換以及材料改性等領(lǐng)域。為了提高納米二氧化鈦的光催化性能和耐候性,表面處理是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

一、提高光催化性能

1.原理:

納米二氧化鈦的光催化性能基于半導(dǎo)體的光電化學(xué)效應(yīng)。當(dāng)TiO2受到光照(尤其是紫外線)照射時(shí),價(jià)帶電子被激發(fā)至導(dǎo)帶,形成電子-空穴對(duì)。這些高活性的電子和空穴能夠與水或氧氣反應(yīng),產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基和超氧陰離子,從而降解有機(jī)污染物或進(jìn)行其他氧化還原反應(yīng)。

2.表面處理方法:

晶型調(diào)控:通過合成方法的優(yōu)化,如高溫水熱法等,可以獲得具有高光催化活性的銳鈦礦型TiO2。銳鈦礦型TiO2因其較高的比表面積和較好的電子傳輸性能,通常具有更好的光催化性能。

粒徑控制:采用溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積法等合成方法,可以控制納米二氧化鈦的粒徑。較小的粒徑可以提供更大的比表面積,增加活性位點(diǎn)的數(shù)量,從而提高光催化效率。然而,粒徑過小也可能導(dǎo)致光生電子和空穴的復(fù)合率增加,因此需要在比表面積和光生電子空穴復(fù)合率之間找到平衡。

表面改性:通過摻雜、負(fù)載和復(fù)合等手段調(diào)節(jié)納米二氧化鈦的電子結(jié)構(gòu)和光吸收范圍。例如,非金屬摻雜(如氮、硫等)可以引入中帶態(tài),擴(kuò)展TiO2的光響應(yīng)范圍至可見光區(qū)域;負(fù)載金屬或非金屬納米顆粒(如鉑、碳等)可以作為電子受體,促進(jìn)電子空穴對(duì)的分離;復(fù)合其他半導(dǎo)體材料(如硫化鎘、氧化鋅等)可以形成異質(zhì)結(jié),增強(qiáng)光生電荷的分離和傳輸。
標(biāo)簽:納米二氧化鈦TiO2
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