Tio2材料的性質(zhì)及應用-課件

納米TiO2光催化材料1ppt課件納米TiO2光催化材料1ppt課件納米TiO2光催化劑簡介※納米TiO2光催化劑的制備※納米TiO2光催化劑的表征納米TiO2光催化劑的應用總結(jié)主要內(nèi)容2ppt課件納米TiO2光催化劑簡介※主要內(nèi)容2ppt課件納米TiO2光催化劑簡介什么是多相光催化劑？

多相光催化是指在有光參與的情況下，發(fā)生在催化劑及表面吸附物（如H2O，O2分子和被分解物等）多相之間的一種光化學反應。光催化反應是光和物質(zhì)之間相互作用的多種方式之一，是光反應和催化反應的融合，是光和催化劑同時作用下所進行的化學反應。納米TiO2是一種新型的無機金屬氧化物材料，它是一種N型半導體材料，由于具有較大的比表面積和合適的禁帶寬度，因此具有光催化氧化降解一些化合物的能力，納米TiO2具有優(yōu)異的光催化活性，并且價格便宜，無毒無害等優(yōu)點因此被廣泛的應用。

納米TiO2粉體3ppt課件納米TiO2粉體3ppt課件

半導體是指電導率在金屬電導率（約104~106Ω/cm)和電介質(zhì)電導率（＜1-10Ω/cm)之間的物質(zhì)，一般的它的禁帶寬度Eg小于3eV。

半導體的能帶結(jié)構(gòu)

導帶價帶

禁帶Eg＜3eV摻雜半導體

N型半導體（正電荷中心起提供電子的作用，依靠自由電子進行導電）

P型半導體（負電荷中心起提供電子的作用，依靠空穴進行導電）半導體本征半導體（純的半導體，不含有任何雜質(zhì)，禁帶中不存在半導體電子的狀態(tài),即缺陷能級)4ppt課件Eg＜3eV摻雜半導體N型半

實際半導體中，由于半導體材料中不可避免地存在雜質(zhì)和各類缺陷，使電子和空穴束縛在其周圍，成為捕獲電子和空穴的陷阱，產(chǎn)生局域化的電子態(tài)，在禁帶中引入相應電子態(tài)的能級。N型半導體的缺陷能級Ed靠近導帶，P型半導體的Ea靠近價帶。

EcEdEv價帶EcEaEv導帶價帶導帶P型半導體的能級N型半導體的能級5ppt課件實際半導體中，由于半導體材料中不可避免地C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\03_02_07_1.swf桌面\03_02_07_1.swfP型半導體中電子轉(zhuǎn)移示意圖N型半導體中電子轉(zhuǎn)移示意圖

C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\03_02_08_1.Mpeg.swf桌面\03_02_08_1.Mpeg.swfPN節(jié)C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\03_02_09_1.swf桌面\03_02_09_1.swfC:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\03_02_09_2.swf桌面\03_02_09_2.swf6ppt課件C:\DocumentsandSettings\Admi為什么要用納米半導體光催化劑？（量子限域效應）

大的半導體粒子和微粒（分子簇）的空間電子狀態(tài)

粒子半導體E0///////////////////////////////////////團簇非定域分子軌道非定域分子軌道直徑

導帶價帶距離淺陷阱－－深陷阱///////////////////////////////////////——－－表面態(tài)深陷阱深陷阱表面態(tài)（表面界面效應）7ppt課件為什么要用納米半導體光催化劑？（量子限域效應）大的半導體粒子半導體能帶寬度與粒子大小N(?)的關(guān)系示意圖8ppt課件半導體能帶寬度與粒子大小N(?)的關(guān)系示意圖8ppt課件

各種常用半導體的能帶寬度和能帶邊緣電位示意圖（pH=0）9ppt課件各種常用半導體的能帶寬度和能帶邊緣常見的光催化材料ZnO在水中不穩(wěn)定，會在粒子表面生成Zn(OH)2鐵的氧化物會發(fā)生陰極光腐蝕金屬硫化物在水溶液中不穩(wěn)定，會發(fā)生陽極光腐蝕，且有毒！10ppt課件常見的光催化材料ZnO在水中不穩(wěn)定，會在粒子表面生成Zn(O

1972年，F(xiàn)ujishima在N-型半導體TiO2電極上發(fā)現(xiàn)了水的光催化分解作用，從而開辟了半導體光催化這一新的領(lǐng)域。

1977年，YokotaT等發(fā)現(xiàn)了光照條件下，TiO2對環(huán)丙烯環(huán)氧化具有光催化活性，從而拓寬了光催化反應的應用范圍，為有機物的氧化反應提供了一條新思路。

近年來，光催化技術(shù)在環(huán)保、衛(wèi)生保健、自潔凈等方面的應用研究發(fā)展迅速，半導體光催化成為國際上最活躍的研究領(lǐng)域之一。光催化技術(shù)的發(fā)展歷史

11ppt課件1972年，F(xiàn)ujishima在N-型半導1.水中所含多種有機污染物可被完全降解成CO2，H2O等，無機污染物被氧化或還原為無害物2.不需要另外的電子受體3.合適的光催化劑具有廉價無毒，穩(wěn)定及可重復利用等優(yōu)點4.可以利用太陽能作為光源激活光催化劑5.結(jié)構(gòu)簡單，操作容易控制，氧化能力強，無二次污染TiO2光催化劑的優(yōu)點12ppt課件1.水中所含多種有機污染物可被完全降解成CO2，H2O等，無TiO2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)TiOTiO6金紅石型銳鈦礦型TiO2晶型結(jié)構(gòu)示意圖13ppt課件TiO2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)TiOTiO6金紅石型銳鈦礦型TiO2晶TiO2晶體的基本物性14ppt課件TiO2晶體的基本物性14ppt課件銳鈦礦相和金紅石相TiO2的能帶結(jié)構(gòu)CB/e-VB/h+CB/e-3.2eV3.0eVVB/h+0.2eV兩者的價帶位置相同，光生空穴具用相同的氧化能力;但銳鈦礦相導帶的電位更負，光生電子還原能力更強混晶效應：銳鈦礦相與金紅石相混晶氧化鈦中，銳鈦礦表面形成金紅石薄層，這種包覆型復合結(jié)構(gòu)能有效地提高電子-空穴的分離效率15ppt課件銳鈦礦相和金紅石相TiO2的能帶結(jié)構(gòu)CB/e-VB/h+CBTiO2光催化材料的特性1.原料來源豐富，廉價。但光致電子和空穴的分離轉(zhuǎn)移速度慢，復合率高，導致光催化量子效率低2.光催化活性高（吸收紫外光性能強;禁帶和導帶之間能隙大；光生電子的還原性和空穴的氧化性強）。只能用紫外光活化，太陽光利用率低3.化學性質(zhì)穩(wěn)定（耐酸堿和化學腐蝕），無毒。但粉末狀TiO2在使用的過程中存在分離回收困難等問題研究方向：TiO2改性，提高太陽能的轉(zhuǎn)化率及光催化效率TiO2是當前最具有應用潛力的光催化劑優(yōu)缺點16ppt課件TiO2光催化材料的特性1.原料來源豐富，廉價。但光致電TiO2光催化劑的催化機理半導體的能帶結(jié)構(gòu)

半導體存在一系列的滿帶，最上面的滿帶成為價帶（valenceband，VB）存在一系列的空帶，最下面的空帶稱為導帶（conduction

band，CB）；價帶和導帶之間為禁帶。

當用能量等與或大于禁帶寬度（Eg）的光照射時，半導體價帶上的電子可被激發(fā)躍遷到導帶，同時在價帶上產(chǎn)生相應的空穴，這樣就在半導體內(nèi)部生成電子（e-）—空穴（h+）對。17ppt課件TiO2光催化劑的催化機理半導體的能帶結(jié)構(gòu)17ppt課件半導體價帶的光激發(fā)固體中的光激發(fā)和脫激過程空氣和溶液中通常是氧18ppt課件半導體價帶的光激發(fā)固體中的光激發(fā)和脫激過程空氣和溶液中通常是

光生電子—空穴對的氧化還原機理19ppt課件19ppt課件TiO2光催化主要反應步驟hvH+VBE-CB復合

價帶空穴誘發(fā)氧化反應捕獲價帶空穴生成Titanol基團導帶電子誘發(fā)還原反應捕獲導帶電子生成Ti3+TiO220ppt課件TiO2光催化主要反應步驟hvH+VBE-CB復合價帶e-h+②①④③Ox-Red+→→→CO2,Cl,H+,H2ORed

⑤TiTiHO⑥⑦TiO2光催化反應基本原理及主要基元反應步驟

21ppt課件e-h+②①④③Ox-Red+→→→CO2,Cl,H+光催化反應類型反應物被光激發(fā)后，在催化劑作用下引起的催化反應：由激發(fā)的催化劑K*所引起的催化反應催化劑和反應物有很強的相互作用，如生成配合物，后者再經(jīng)激發(fā)進行的催化反應在經(jīng)多次激發(fā)后的催化劑作用下引發(fā)的催化反應光催化氧化-還原反應22ppt課件光催化反應類型反應物被光激發(fā)后，在催化劑作用下引起的催化反應

TiO2光催化活性的光催化的影響因素TiO2晶體結(jié)構(gòu)的影響

在

TiO2的三種晶型銳鈦礦、金紅石和板鈦礦中，銳鈦礦表現(xiàn)出較高的活性，原因如下：

1.銳鈦礦較高的禁帶寬度使其電子空穴對具有更正或更負的電位，因而具有較高的氧化能力

2.銳鈦礦表面吸附H2O，O2及OH-的能力較強，導致光催化活性較高

3.在結(jié)晶過程中銳鈦礦晶粒通常具有較小的尺寸及較大的比表面積，對光催反應有利23ppt課件TiO2光催化活性的光催化的影響因素1.銳鈦TiO2表面結(jié)構(gòu)的影響

光催化過程主要在催化劑表面發(fā)生，對于單純的TiO2光催化劑，影響其光催化劑，影響其光催化活性的表面性質(zhì)如下：1表面積，尤其是充分接受光照的表面積2.表面對光子的吸收能力3.表面對光生電子和空穴捕獲并使其有效分離的能力4.電荷在表面向底物轉(zhuǎn)移的能力24ppt課件TiO2表面結(jié)構(gòu)的影響1表面積，尤其是充分接受光照的表面積2催化劑顆粒直徑的影響催化劑粒子的粒徑越小，單位質(zhì)量的粒子數(shù)越多，比表面積越大，催化活性越高；但比表面積的增大，意味著復合中心的增多，如果當復合反應起主導作用的時候，粒徑的減小會導致活性的降低

當粒徑在1~10nm級時會產(chǎn)生量子效應半導體禁帶明顯變寬，電子—空穴對的氧化能力增強半導體電荷遷移速率增加，電子與空穴的復合幾率降低活性增大25ppt課件催化劑顆粒直徑的影響半導體禁帶明顯變寬，電子—空穴對的氧化能溶液pH值的影響TiO2在水中的零電點（電荷為零的點）為pH=6.25當溶液pH值較低時，TiO2表面質(zhì)子化，帶正電荷，有利于光生電子向表面遷移當溶液pH值較高時，由于OH-的存在，TiO2表面帶負電荷，有利于光生空穴向表面遷移對于不同的物質(zhì)光催化降解有不同的最佳pH值，而且對于降解的影響非常顯著實踐證明，在pH=3~9時，TiO2通常具有較好的催化活性26ppt課件溶液pH值的影響當溶液pH值較低時，TiO2表面質(zhì)子化，帶正

溫度的影響其他影響因素

除了前面提過的影響因素外，外加氧化劑、光源、光強、反應液中的鹽等外界條件都可以對TiO2的光催化活性產(chǎn)生一定的影響。27ppt課件其他影響因素除了前面提過的

提高TiO2光催化活性的途徑

目前的TiO2光催化劑存在兩個問題：

①量子效率低②太陽能利用率低解決方法：28ppt課件提高TiO2光催化活性的途徑目前的TiO2光貴金屬沉積沉積Ag后的TiO2光催化性能

光生電子在Ag島上富集，光生空穴向TiO2晶粒表面遷移，這樣行成的微電池促進了光生電子和空穴的分離，提高了光催化效率。29ppt課件貴金屬沉積沉積Ag后的TiO2光催化性能光生電子復合半導體偶合型復合半導體電荷分離示意圖

SnO2–TiO2電子轉(zhuǎn)移過程示意圖

30ppt課件復合半導體偶合型復合半導體電荷分離示意圖SnO包覆型復合半導體電荷分離示意圖⊕hvSnO2hvCBVBVBTiO2AA+SnO2—TiO2電子轉(zhuǎn)移示意圖31ppt課件包覆型復合半導體電荷分離示意圖⊕hvSnO2hvCBVBVB離子摻雜修飾

摻雜離子提高TiO2光催化效率的機制可以概括為以下幾個方面：1.摻雜可以形成捕獲中心，價態(tài)高于Ti4+的金屬離子捕獲電子，低于Ti4+的金屬離子捕獲空穴，抑制電子-空穴復合2.摻雜可以形成摻雜能級，使能量較小的光子能激發(fā)摻雜能級上捕獲的電子和空穴，提高光子利用率3.摻雜可以導致載流子擴散長度增大，從而延長了電子和空穴壽命，抑制復合4.摻雜可以形成晶格缺陷，有利于形成更多的Ti3+氧化中心32ppt課件離子摻雜修飾摻雜離子提高TiO2光催化效率的機制可以概括為以

氮摻雜的二氧化鈦帶隙結(jié)構(gòu)

33ppt課件氮摻雜的二氧化鈦帶隙結(jié)構(gòu)表面光敏化

S*ShvCBVB一AVBCBCBVBASAS一光敏化的作用機理敏化劑激發(fā)后電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移給受體催化劑再生34ppt課件表面光敏化S*ShvCBVB一AVBCBCBVBASAS一表面還原處理一方面，隨著TiO2表面Ti3+位的增多，TiO2的費米能級升高，界面勢壘增大，減少了電子在表面的積累及與空穴的進一步復合另一方面，在TiO2表面，Ti3+通過吸附分子氧，也形成了捕獲光生電子的部位

對于TiO2光催化反應，電子向分子氧的轉(zhuǎn)移是光催化氧化反應的速度限制步驟，故表面Ti3+數(shù)量越多，越有利于電子向分子氧的轉(zhuǎn)移。35ppt課件表面還原處理一方面，隨著TiO2表面Ti3+位的增多，TiO表面螯合及衍生作用表面衍生作用及金屬氧化物在TiO2表面的螯合可進一步改善界面電子傳遞效果，進而影響TiO2光催化活性。1.可有效延長光生電子-空穴的復合時間。2.能造成光催化劑TiO2的導帶向更負方向移動。超強酸化增強催化劑表面酸性是提高光催化效率的一條新途徑。一方面，通過二氧化鈦的SO42-表面修飾（超強酸化），是催化劑結(jié)構(gòu)明顯改善，有效地抑制了晶相轉(zhuǎn)變，使得具有高光催化本證活性的銳鈦礦含量增加、晶粒度變小、比表面積增大、表面氧缺陷位增加。另一方面，SO42-/TiO2超強酸催化劑表面由于受到SO42-誘導的相鄰L酸中心和B酸中心組成了基團協(xié)同作用的超強酸中心增大了表面酸量及氧的吸附量。36ppt課件表面螯合及衍生作用表面衍生作用及金屬氧化納米TiO2的制備及表征二氧化鈦合成物理法化學法機械粉碎法液相法氣相法液相沉淀法溶膠-凝膠法醇鹽水解法微乳液法水熱法TiCl4氫氧焰水解法TiCl4氣相氧化法鈦醇鹽氣相氧化法鈦醇鹽氣相水解法鈦醇鹽氣相熱解法※37ppt課件納米TiO2的制備及表征二氧化鈦合成物理法化學法機械粉碎法液相法38ppt課件液相法38ppt課件

液相沉淀法傳統(tǒng)的方法（前軀體：TiCl4,Ti(SO4)2）改進后的方法(前軀體：TiOCl2不加堿性沉淀劑)TiOCl2水溶液65℃以下水解100℃左右水解白色晶型沉淀白色晶型沉淀加熱干燥加熱干燥金紅石型納米TiO2粉體銳鈦礦型納米TiO2粉體無定形的Ti(OH)4TiCl4或Ti(SO4)2過濾洗滌干燥600℃煅燒銳鈦礦型TiO2800℃煅燒金紅石型TiO2氨水,NaOH,(NH4)2CO3

39ppt課件液相沉淀法改進后的方法(前軀體：TiOCl2溶膠-凝膠法(Sol-Gel)(前驅(qū)體(TNB))混合液均勻混合液均勻混合液黃色晶體鈦酸丁酯抑制劑加入總醇量2/3的醇

緩慢滴加1/3醇+水攪拌滴加鹽酸測pH值真空干燥(ACAC，HAc)白色納米TiO2粉末

Sol-Gel法制備TiO2的工藝流程40ppt課件溶膠-凝膠法(Sol-Gel)(前驅(qū)體(TNB))混合液均MyOwnMethods41ppt課件MyOwnMethods41ppt課件Improvementoftheexperiment10mlTNB7mlC2H5OH+A7mlC2H5OH+1.08mlH2O+1mlHAcA40℃,Stirring,useHCladjustpHto2AddB,2-3drop/sYellowgel100℃,1h500℃5hWhiteTiO2powderXRDB42ppt課件Improvementoftheexperiment1醇鹽水解沉淀法(前驅(qū)體(TNB))

鈦酸丁酯

醇混合混合水酸醇水解陳化真空干燥煅燒

納米級TiO2醇鹽水解法合成TiO2的工藝流程圖43ppt課件醇鹽水解沉淀法(前驅(qū)體(TNB))鈦酸丁酯醇混合混水熱法1.前驅(qū)體:（TNB,NaOH調(diào)整pH)3mlTNB

15mlC2H5OH

A

NaOHpH=5,6,8,10,12

B

Hydrothermalreactor

180℃，5h

Cool

Centrifugal

Lavation

DryingTiO2,powder44ppt課件水熱法3mlTNB15mlC2H5OHANaO2.前驅(qū)體:TNB,尿素水解3mlTNB5mlC2H5OHCO(NH2)210mlC2H5OHABStirring

CHydrothermalreactorCoolCentrifugalLavationDryingTiO2powder80℃,4h;180℃,4h45ppt課件2.前驅(qū)體:TNB,尿素水解3mlTNB5mlC2H5OH3.前驅(qū)體:TiCl4，NaOH調(diào)整pH2mTiCl410mlC2H5OH

A

NaOH1,3,5,7mlBHydrothermalreactor

WhiteTiO2powerCentrifugalLavationDryingCool180℃,8h46ppt課件2mTiCl410mlC2H5OHANaOH1微乳液法前驅(qū)體:TiCl4,NaOH，HCl調(diào)整pH混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B混合,調(diào)整pH反應釜180℃,8h冷卻離心洗滌干燥白色TiO2粉末16.8ml正庚烷2.7ml正己醇1.5gCTAB1.8mlTiCl4溶液16.8ml正庚烷1.5gCTAB2.7ml正己醇混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B混合,調(diào)整pH反應釜180℃,8h冷卻離心16.8ml正庚烷2.7ml正己醇1.5gCTAB1.8mlTiCl4溶液16.8ml正庚烷1.5gCTAB2.7ml正己醇洗滌干燥白色TiO2粉末混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B混合,調(diào)整pH反應釜180℃,8h冷卻離心16.8ml正庚烷2.7ml正己醇1.5gCTAB1.8mlTiCl4溶液

16.8ml正庚烷1.5gCTAB2.7ml正己醇47ppt課件微乳液法前驅(qū)體:TiCl4,NaOH，HCl調(diào)整pH混合超聲小結(jié)：

通過對各種方法制備出的納米TiO2對比，發(fā)現(xiàn)采用溶膠凝膠法制備的納米TiO2具有粒徑小，分布窄，晶型為銳鈦礦型，純度高，熱穩(wěn)定性好，產(chǎn)率較高等優(yōu)點，是一種非常具有發(fā)展?jié)摿Φ暮铣煞椒?。是有可能應用于工業(yè)生產(chǎn)的合成納米材料的方法。我們采用溶膠凝膠法，合成了一系列的摻雜型納米TiO2，并對其進行了負載，測定了光催化性能，得到了很好的結(jié)果。48ppt課件小結(jié)：48ppt課件摻雜型納米TiO2的制備水熱法（摻雜Au）49ppt課件摻雜型納米TiO2的制備水熱法（摻雜Au）49ppt課件微乳液法（摻稀土元素）混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B混合,調(diào)整pH反應釜180℃,8h冷卻離心洗滌干燥

白色TiO2粉末16.7ml正庚烷2.7ml正己醇2.3gCTAB10.8mlTiCl4

16.7ml正庚烷2.3gCTAB2.7ml正己醇混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B混合,調(diào)整pH反應釜180℃,8h冷卻16.8ml正庚烷2.7ml正己醇1.5CTAB1.8mlTiCl4

16.8ml正庚烷1.5gCTAB2.7ml正己醇稀土硝酸鹽+鹽酸超聲鹽溶液溶解50ppt課件微乳液法（摻稀土元素）混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B溶膠-凝膠法(摻雜過渡金屬)

MCln

HCl少量C2H5OH超聲溶解

澄清溶液HAc+H2OTNB加熱攪拌黃色膠體C2H5OH黃色溶膠陳化凝膠500℃,8h摻雜型納米TiO251ppt課件溶膠-凝膠法(摻雜過渡金屬)MClnHCl少量C

納米TiO2光催化劑的負載

由于粉體的納米TiO2過程中存在著使用和回收不便的問題，在實際的應用中很難利用，因此需要對TiO2進行負載，以便在實際中得到很好的應用。

我們采用浸漬法、層層組裝的方法對納米TiO2進行了負載，分別在石棉繩、玻璃纖維、沸石、分子篩上進行了負載并測試了對甲醛的降解效率，得到了較好的結(jié)果。52ppt課件由于粉體的納米TiO2過程中浸漬法（載體為石棉繩、沸石、分子篩）石棉繩沸石分子篩100℃干燥納米TiO2溶膠浸泡2h,除乙醇灼燒,600℃8h負載型納米TiO2催化性能測定24h53ppt課件浸漬法（載體為石棉繩、沸石、分子篩）石棉繩100℃干燥納米層層自組裝法（載體為玻璃纖維布）1.玻璃纖維布的前處理玻璃纖維布1%SDS溶液15minH2O5min1%HCl溶液80℃，30minH2O5min帶負電荷的玻璃纖維布1%的PDDA溶液15minH2O5min帶正電的玻璃纖維布聚二烯丙基二甲基胺鹽酸鹽54ppt課件層層自組裝法（載體為玻璃纖維布）1.玻璃纖維布的前處理玻璃纖2.層層自組裝進行負載

將處理好的玻璃纖維布依次浸于的PSS溶液中15min、水中5min、TiO2懸濁液中15min、水中5min，如此重復10次，再在高溫下燒結(jié)，可測得平均每平方米的玻璃纖維可負載光催化劑I0.5g處理好的玻璃纖維布1%的PSS溶液H2O1%的TiO2溶液H2O15min5min15min5min聚苯乙烯磺酸鈉55ppt課件2.層層自組裝進行負載將處理好的玻璃纖維布依“FromSelf-OrganizingPolymerstoNanohybridandBiomaterials”StephanF?rsterandThomasPlantenberg,Angew.Chem.,Int.Ed.,2002,41,688.layerbylayerOrderstructure56ppt課件“FromSelf-OrganizingPolymers納米TiO2光催化劑的表征XRD溶膠-凝膠法銳鈦礦：25.30，37.80和48.10

金紅石：27.50，36.10和44.1057ppt課件納米TiO2光催化劑的表征XRD溶膠-凝膠法銳鈦礦：25.358ppt課件58ppt課件

TEM59ppt課件TEM59ppt課件水熱法XRD60ppt課件水熱法XRD60ppt課件

TEM61ppt課件TEM61ppt課件62ppt課件62ppt課件晶粒直徑計算（pH=6）Scherrer’sFormulaK=0.89λ=0.154178nmB=0.564*π/180=0.00984t=0.89*λ/(BCosθB) =0.89*0.154178nm/[0.00984*Cos(25.337/2)]=13.9nmK：謝樂常數(shù)B：衍射峰值半高寬的寬化程度63ppt課件晶粒直徑計算（pH=6）Scherrer’sFormula

圖2.7TiO2:10%Sn的TEM圖TiO2:10%Sn的TEM圖

TiO2:10%Sn的EDS圖溶膠-凝膠法64ppt課件圖2.7TiO2:10%Sn的TEM圖TiO2:10TiO2:10%Pd的TEM圖TiO2:10%Pd的EDS圖65ppt課件TiO2:10%Pd的TEM圖TiO2:10%Pd的ED催化性能的測試（降解苯酚）66ppt課件催化性能的測試（降解苯酚）66ppt課件降解甲醛（分子篩負載）67ppt課件降解甲醛（分子篩負載）67ppt課件納米TiO2的應用68ppt課件納米TiO2的應用68ppt課件69ppt課件69ppt課件環(huán)保方面的應用A

.無機污染物的光催化氧化還原光催化能夠解決Cr6+、Hg2+、Pd2+等重金屬離子的污染光催化還可分解轉(zhuǎn)化其它無機污染物，如CN-、NO2-、H2S、SO2、NOx等B.機化合物的光催化降解70ppt課件環(huán)保方面的應用A.無機污染物的光催化氧化還原70ppt課件衛(wèi)生保健方面的應用滅殺細菌和病毒

可以用與生活用水的殺菌消毒；負載TiO2光催化劑的玻璃，陶瓷等是醫(yī)院、賓館、家庭等各種衛(wèi)生設(shè)施抗菌除臭的理想材料。TiO2光催化劑殺菌的特點a.抗菌與殺菌迅速，殺菌能力強；b.同時具有抗菌和殺菌效應；c.徹底的殺滅性d.具有防霉效應；e.適用性和穩(wěn)定性；f.多功能性g.需要光的照射.71ppt課件衛(wèi)生保健方面的應用滅殺細菌和病毒a.抗菌與殺菌迅速，殺菌能力使某些癌細胞失活

TiO2表面修飾血卟啉（Hp，hematioporphyrin），通過有選擇地局部或局域注射微粒到瘤內(nèi)，隨后用光導纖維傳導紫外光集中照射瘤組織體，光激發(fā)TiO2顆粒表面生成強活性的反應氧類（OH和H2O2）直接滲透進入瘤組織體，而殺死瘤組織體內(nèi)的惡性細胞TiO2粉體癌細胞光纖人眼紫外光●Fujishaima等設(shè)計的癌細胞光催化殺滅治療裝置72ppt課件使某些癌細胞失活TiO2表面修飾血卟啉（Hp光照前

光照后在小鼠的癌變部位注入納米TiO273ppt課件光照前光照后在小鼠的癌變部位注入納米TiO273ppt防結(jié)霧和自清潔涂層方面的應用在紫外光照射下，水在氧化鈦薄膜上完全浸潤。因此，在浴室鏡面、汽車玻璃及后視鏡等表面涂覆一層氧化鈦可以起到防結(jié)霧的作用防霧作用74ppt課件防結(jié)霧和自清潔涂層方面的應用在紫外光照射下，水在氧化鈦薄膜在窗玻璃、建筑物的外墻磚、高速公路的護欄、路燈等表面涂覆一層氧化鈦薄膜，利用氧化鈦在太陽光照射下產(chǎn)生的的強氧化能力和超親水性，可以實現(xiàn)表面自清潔。TiO2薄膜有機污垢無機污垢CO2H2O75ppt課件在窗玻璃、建筑物的外墻磚、高速公路的護欄、路燈等表面涂覆一層光催化合成反應(1)還原氫轉(zhuǎn)移反應(2)還原羧酸化反應(3)氧化反應(4)復合氧化還原反應76ppt課件光催化合成反應(1)還原氫轉(zhuǎn)移反應76ppt課件防曬油、化妝品的應用

太陽光包含光的各種波長，有可見光、紅外光、和紫外光。對人體傷害的是紫外光,300～400nm之間。所以在防曬油、化妝品中加入納米TiO2，一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且質(zhì)地細膩，無毒無臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高，達到保護皮膚的目的。顆粒不能太大或太小，一般40nm,太大起不到吸收作用，太小會堵塞毛孔,影響健康。77ppt課件防曬油、化妝品的應用太陽光包含光的各種波長，納米TiO2作為隱形材料的應用

由于納米微粒尺寸遠小于紅外及雷達波波長，因此納米微粒材料對這種波的透過率比常規(guī)材料要強得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測器和雷達接收到的反射信號變得很微弱，從而達到隱身的作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3～4個數(shù)量級，對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測器及雷達得到的反射信號強度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測目標，起到了隱身作用。美國F117隱形轟炸機美國B2隱形轟炸機78ppt課件納米TiO2作為隱形材料的應用由于納米微粒尺納米TiO2在塑料中的應用

納米TiO2對塑料不僅起補強作用，而且具有許多新的特性。利用它透光、粒度小，可使塑料變得更致密，可使塑料薄膜的透明度、強度和韌性、防水性能大大提高。在有機玻璃生產(chǎn)時加入表機經(jīng)修飾的納米TiO2可使有機玻璃抗紫外線輻射而達到抗老化的目的；在有機玻璃中添加納米TiO2既不影響透明度又提高了高溫沖擊韌性。79ppt課件納米TiO2在塑料中的應用納米TiO2對塑料不僅起補今后研究的主要方向1.半導體光催化材料的篩選、制備，半導體光催化活性產(chǎn)生的機制及所產(chǎn)生的活性物中2.TiO2光催化劑的固定化和尺寸量子化3.半導體光催化礦化各種有機物的機理4.各種形式的半導體光催化反應器5.水中和氣相中各種污染物光催化降解動力學80ppt課件今后研究的主要方向1.半導體光催化材料的篩選、制備，半導體光總結(jié)介紹了TiO2光催化的基本性質(zhì)、基本原理及特點提高TiO2光催化活性的方法及原理TiO2光催化劑的合成、表征和催化性能的測定TiO2光催化劑的應用及發(fā)展方向81ppt課件總結(jié)81ppt課件

謝謝大家！82ppt課件

納米TiO2光催化材料83ppt課件納米TiO2光催化材料1ppt課件納米TiO2光催化劑簡介※納米TiO2光催化劑的制備※納米TiO2光催化劑的表征納米TiO2光催化劑的應用總結(jié)主要內(nèi)容84ppt課件納米TiO2光催化劑簡介※主要內(nèi)容2ppt課件納米TiO2光催化劑簡介什么是多相光催化劑？

多相光催化是指在有光參與的情況下，發(fā)生在催化劑及表面吸附物（如H2O，O2分子和被分解物等）多相之間的一種光化學反應。光催化反應是光和物質(zhì)之間相互作用的多種方式之一，是光反應和催化反應的融合，是光和催化劑同時作用下所進行的化學反應。納米TiO2是一種新型的無機金屬氧化物材料，它是一種N型半導體材料，由于具有較大的比表面積和合適的禁帶寬度，因此具有光催化氧化降解一些化合物的能力，納米TiO2具有優(yōu)異的光催化活性，并且價格便宜，無毒無害等優(yōu)點因此被廣泛的應用。

納米TiO2粉體85ppt課件納米TiO2粉體3ppt課件

半導體是指電導率在金屬電導率（約104~106Ω/cm)和電介質(zhì)電導率（＜1-10Ω/cm)之間的物質(zhì)，一般的它的禁帶寬度Eg小于3eV。

半導體的能帶結(jié)構(gòu)

導帶價帶

禁帶Eg＜3eV摻雜半導體

N型半導體（正電荷中心起提供電子的作用，依靠自由電子進行導電）

P型半導體（負電荷中心起提供電子的作用，依靠空穴進行導電）半導體本征半導體（純的半導體，不含有任何雜質(zhì)，禁帶中不存在半導體電子的狀態(tài),即缺陷能級)86ppt課件Eg＜3eV摻雜半導體N型半

實際半導體中，由于半導體材料中不可避免地存在雜質(zhì)和各類缺陷，使電子和空穴束縛在其周圍，成為捕獲電子和空穴的陷阱，產(chǎn)生局域化的電子態(tài)，在禁帶中引入相應電子態(tài)的能級。N型半導體的缺陷能級Ed靠近導帶，P型半導體的Ea靠近價帶。

EcEdEv價帶EcEaEv導帶價帶導帶P型半導體的能級N型半導體的能級87ppt課件實際半導體中，由于半導體材料中不可避免地C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\03_02_07_1.swf桌面\03_02_07_1.swfP型半導體中電子轉(zhuǎn)移示意圖N型半導體中電子轉(zhuǎn)移示意圖

C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\03_02_08_1.Mpeg.swf桌面\03_02_08_1.Mpeg.swfPN節(jié)C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\03_02_09_1.swf桌面\03_02_09_1.swfC:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\03_02_09_2.swf桌面\03_02_09_2.swf88ppt課件C:\DocumentsandSettings\Admi為什么要用納米半導體光催化劑？（量子限域效應）

大的半導體粒子和微粒（分子簇）的空間電子狀態(tài)

粒子半導體E0///////////////////////////////////////團簇非定域分子軌道非定域分子軌道直徑

導帶價帶距離淺陷阱－－深陷阱///////////////////////////////////////——－－表面態(tài)深陷阱深陷阱表面態(tài)（表面界面效應）89ppt課件為什么要用納米半導體光催化劑？（量子限域效應）大的半導體粒子半導體能帶寬度與粒子大小N(?)的關(guān)系示意圖90ppt課件半導體能帶寬度與粒子大小N(?)的關(guān)系示意圖8ppt課件

各種常用半導體的能帶寬度和能帶邊緣電位示意圖（pH=0）91ppt課件各種常用半導體的能帶寬度和能帶邊緣常見的光催化材料ZnO在水中不穩(wěn)定，會在粒子表面生成Zn(OH)2鐵的氧化物會發(fā)生陰極光腐蝕金屬硫化物在水溶液中不穩(wěn)定，會發(fā)生陽極光腐蝕，且有毒！92ppt課件常見的光催化材料ZnO在水中不穩(wěn)定，會在粒子表面生成Zn(O

1972年，F(xiàn)ujishima在N-型半導體TiO2電極上發(fā)現(xiàn)了水的光催化分解作用，從而開辟了半導體光催化這一新的領(lǐng)域。

1977年，YokotaT等發(fā)現(xiàn)了光照條件下，TiO2對環(huán)丙烯環(huán)氧化具有光催化活性，從而拓寬了光催化反應的應用范圍，為有機物的氧化反應提供了一條新思路。

近年來，光催化技術(shù)在環(huán)保、衛(wèi)生保健、自潔凈等方面的應用研究發(fā)展迅速，半導體光催化成為國際上最活躍的研究領(lǐng)域之一。光催化技術(shù)的發(fā)展歷史

93ppt課件1972年，F(xiàn)ujishima在N-型半導1.水中所含多種有機污染物可被完全降解成CO2，H2O等，無機污染物被氧化或還原為無害物2.不需要另外的電子受體3.合適的光催化劑具有廉價無毒，穩(wěn)定及可重復利用等優(yōu)點4.可以利用太陽能作為光源激活光催化劑5.結(jié)構(gòu)簡單，操作容易控制，氧化能力強，無二次污染TiO2光催化劑的優(yōu)點94ppt課件1.水中所含多種有機污染物可被完全降解成CO2，H2O等，無TiO2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)TiOTiO6金紅石型銳鈦礦型TiO2晶型結(jié)構(gòu)示意圖95ppt課件TiO2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)TiOTiO6金紅石型銳鈦礦型TiO2晶TiO2晶體的基本物性96ppt課件TiO2晶體的基本物性14ppt課件銳鈦礦相和金紅石相TiO2的能帶結(jié)構(gòu)CB/e-VB/h+CB/e-3.2eV3.0eVVB/h+0.2eV兩者的價帶位置相同，光生空穴具用相同的氧化能力;但銳鈦礦相導帶的電位更負，光生電子還原能力更強混晶效應：銳鈦礦相與金紅石相混晶氧化鈦中，銳鈦礦表面形成金紅石薄層，這種包覆型復合結(jié)構(gòu)能有效地提高電子-空穴的分離效率97ppt課件銳鈦礦相和金紅石相TiO2的能帶結(jié)構(gòu)CB/e-VB/h+CBTiO2光催化材料的特性1.原料來源豐富，廉價。但光致電子和空穴的分離轉(zhuǎn)移速度慢，復合率高，導致光催化量子效率低2.光催化活性高（吸收紫外光性能強;禁帶和導帶之間能隙大；光生電子的還原性和空穴的氧化性強）。只能用紫外光活化，太陽光利用率低3.化學性質(zhì)穩(wěn)定（耐酸堿和化學腐蝕），無毒。但粉末狀TiO2在使用的過程中存在分離回收困難等問題研究方向：TiO2改性，提高太陽能的轉(zhuǎn)化率及光催化效率TiO2是當前最具有應用潛力的光催化劑優(yōu)缺點98ppt課件TiO2光催化材料的特性1.原料來源豐富，廉價。但光致電TiO2光催化劑的催化機理半導體的能帶結(jié)構(gòu)

半導體存在一系列的滿帶，最上面的滿帶成為價帶（valenceband，VB）存在一系列的空帶，最下面的空帶稱為導帶（conduction

band，CB）；價帶和導帶之間為禁帶。

當用能量等與或大于禁帶寬度（Eg）的光照射時，半導體價帶上的電子可被激發(fā)躍遷到導帶，同時在價帶上產(chǎn)生相應的空穴，這樣就在半導體內(nèi)部生成電子（e-）—空穴（h+）對。99ppt課件TiO2光催化劑的催化機理半導體的能帶結(jié)構(gòu)17ppt課件半導體價帶的光激發(fā)固體中的光激發(fā)和脫激過程空氣和溶液中通常是氧100ppt課件半導體價帶的光激發(fā)固體中的光激發(fā)和脫激過程空氣和溶液中通常是

光生電子—空穴對的氧化還原機理101ppt課件19ppt課件TiO2光催化主要反應步驟hvH+VBE-CB復合

價帶空穴誘發(fā)氧化反應捕獲價帶空穴生成Titanol基團導帶電子誘發(fā)還原反應捕獲導帶電子生成Ti3+TiO2102ppt課件TiO2光催化主要反應步驟hvH+VBE-CB復合價帶e-h+②①④③Ox-Red+→→→CO2,Cl,H+,H2ORed

⑤TiTiHO⑥⑦TiO2光催化反應基本原理及主要基元反應步驟

103ppt課件e-h+②①④③Ox-Red+→→→CO2,Cl,H+光催化反應類型反應物被光激發(fā)后，在催化劑作用下引起的催化反應：由激發(fā)的催化劑K*所引起的催化反應催化劑和反應物有很強的相互作用，如生成配合物，后者再經(jīng)激發(fā)進行的催化反應在經(jīng)多次激發(fā)后的催化劑作用下引發(fā)的催化反應光催化氧化-還原反應104ppt課件光催化反應類型反應物被光激發(fā)后，在催化劑作用下引起的催化反應

TiO2光催化活性的光催化的影響因素TiO2晶體結(jié)構(gòu)的影響

在

TiO2的三種晶型銳鈦礦、金紅石和板鈦礦中，銳鈦礦表現(xiàn)出較高的活性，原因如下：

1.銳鈦礦較高的禁帶寬度使其電子空穴對具有更正或更負的電位，因而具有較高的氧化能力

2.銳鈦礦表面吸附H2O，O2及OH-的能力較強，導致光催化活性較高

3.在結(jié)晶過程中銳鈦礦晶粒通常具有較小的尺寸及較大的比表面積，對光催反應有利105ppt課件TiO2光催化活性的光催化的影響因素1.銳鈦TiO2表面結(jié)構(gòu)的影響

光催化過程主要在催化劑表面發(fā)生，對于單純的TiO2光催化劑，影響其光催化劑，影響其光催化活性的表面性質(zhì)如下：1表面積，尤其是充分接受光照的表面積2.表面對光子的吸收能力3.表面對光生電子和空穴捕獲并使其有效分離的能力4.電荷在表面向底物轉(zhuǎn)移的能力106ppt課件TiO2表面結(jié)構(gòu)的影響1表面積，尤其是充分接受光照的表面積2催化劑顆粒直徑的影響催化劑粒子的粒徑越小，單位質(zhì)量的粒子數(shù)越多，比表面積越大，催化活性越高；但比表面積的增大，意味著復合中心的增多，如果當復合反應起主導作用的時候，粒徑的減小會導致活性的降低

當粒徑在1~10nm級時會產(chǎn)生量子效應半導體禁帶明顯變寬，電子—空穴對的氧化能力增強半導體電荷遷移速率增加，電子與空穴的復合幾率降低活性增大107ppt課件催化劑顆粒直徑的影響半導體禁帶明顯變寬，電子—空穴對的氧化能溶液pH值的影響TiO2在水中的零電點（電荷為零的點）為pH=6.25當溶液pH值較低時，TiO2表面質(zhì)子化，帶正電荷，有利于光生電子向表面遷移當溶液pH值較高時，由于OH-的存在，TiO2表面帶負電荷，有利于光生空穴向表面遷移對于不同的物質(zhì)光催化降解有不同的最佳pH值，而且對于降解的影響非常顯著實踐證明，在pH=3~9時，TiO2通常具有較好的催化活性108ppt課件溶液pH值的影響當溶液pH值較低時，TiO2表面質(zhì)子化，帶正

溫度的影響其他影響因素

除了前面提過的影響因素外，外加氧化劑、光源、光強、反應液中的鹽等外界條件都可以對TiO2的光催化活性產(chǎn)生一定的影響。109ppt課件其他影響因素除了前面提過的

提高TiO2光催化活性的途徑

目前的TiO2光催化劑存在兩個問題：

①量子效率低②太陽能利用率低解決方法：110ppt課件提高TiO2光催化活性的途徑目前的TiO2光貴金屬沉積沉積Ag后的TiO2光催化性能

光生電子在Ag島上富集，光生空穴向TiO2晶粒表面遷移，這樣行成的微電池促進了光生電子和空穴的分離，提高了光催化效率。111ppt課件貴金屬沉積沉積Ag后的TiO2光催化性能光生電子復合半導體偶合型復合半導體電荷分離示意圖

SnO2–TiO2電子轉(zhuǎn)移過程示意圖

112ppt課件復合半導體偶合型復合半導體電荷分離示意圖SnO包覆型復合半導體電荷分離示意圖⊕hvSnO2hvCBVBVBTiO2AA+SnO2—TiO2電子轉(zhuǎn)移示意圖113ppt課件包覆型復合半導體電荷分離示意圖⊕hvSnO2hvCBVBVB離子摻雜修飾

摻雜離子提高TiO2光催化效率的機制可以概括為以下幾個方面：1.摻雜可以形成捕獲中心，價態(tài)高于Ti4+的金屬離子捕獲電子，低于Ti4+的金屬離子捕獲空穴，抑制電子-空穴復合2.摻雜可以形成摻雜能級，使能量較小的光子能激發(fā)摻雜能級上捕獲的電子和空穴，提高光子利用率3.摻雜可以導致載流子擴散長度增大，從而延長了電子和空穴壽命，抑制復合4.摻雜可以形成晶格缺陷，有利于形成更多的Ti3+氧化中心114ppt課件離子摻雜修飾摻雜離子提高TiO2光催化效率的機制可以概括為以

氮摻雜的二氧化鈦帶隙結(jié)構(gòu)

115ppt課件氮摻雜的二氧化鈦帶隙結(jié)構(gòu)表面光敏化

S*ShvCBVB一AVBCBCBVBASAS一光敏化的作用機理敏化劑激發(fā)后電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移給受體催化劑再生116ppt課件表面光敏化S*ShvCBVB一AVBCBCBVBASAS一表面還原處理一方面，隨著TiO2表面Ti3+位的增多，TiO2的費米能級升高，界面勢壘增大，減少了電子在表面的積累及與空穴的進一步復合另一方面，在TiO2表面，Ti3+通過吸附分子氧，也形成了捕獲光生電子的部位

對于TiO2光催化反應，電子向分子氧的轉(zhuǎn)移是光催化氧化反應的速度限制步驟，故表面Ti3+數(shù)量越多，越有利于電子向分子氧的轉(zhuǎn)移。117ppt課件表面還原處理一方面，隨著TiO2表面Ti3+位的增多，TiO表面螯合及衍生作用表面衍生作用及金屬氧化物在TiO2表面的螯合可進一步改善界面電子傳遞效果，進而影響TiO2光催化活性。1.可有效延長光生電子-空穴的復合時間。2.能造成光催化劑TiO2的導帶向更負方向移動。超強酸化增強催化劑表面酸性是提高光催化效率的一條新途徑。一方面，通過二氧化鈦的SO42-表面修飾（超強酸化），是催化劑結(jié)構(gòu)明顯改善，有效地抑制了晶相轉(zhuǎn)變，使得具有高光催化本證活性的銳鈦礦含量增加、晶粒度變小、比表面積增大、表面氧缺陷位增加。另一方面，SO42-/TiO2超強酸催化劑表面由于受到SO42-誘導的相鄰L酸中心和B酸中心組成了基團協(xié)同作用的超強酸中心增大了表面酸量及氧的吸附量。118ppt課件表面螯合及衍生作用表面衍生作用及金屬氧化納米TiO2的制備及表征二氧化鈦合成物理法化學法機械粉碎法液相法氣相法液相沉淀法溶膠-凝膠法醇鹽水解法微乳液法水熱法TiCl4氫氧焰水解法TiCl4氣相氧化法鈦醇鹽氣相氧化法鈦醇鹽氣相水解法鈦醇鹽氣相熱解法※119ppt課件納米TiO2的制備及表征二氧化鈦合成物理法化學法機械粉碎法液相法120ppt課件液相法38ppt課件

液相沉淀法傳統(tǒng)的方法（前軀體：TiCl4,Ti(SO4)2）改進后的方法(前軀體：TiOCl2不加堿性沉淀劑)TiOCl2水溶液65℃以下水解100℃左右水解白色晶型沉淀白色晶型沉淀加熱干燥加熱干燥金紅石型納米TiO2粉體銳鈦礦型納米TiO2粉體無定形的Ti(OH)4TiCl4或Ti(SO4)2過濾洗滌干燥600℃煅燒銳鈦礦型TiO2800℃煅燒金紅石型TiO2氨水,NaOH,(NH4)2CO3

121ppt課件液相沉淀法改進后的方法(前軀體：TiOCl2溶膠-凝膠法(Sol-Gel)(前驅(qū)體(TNB))混合液均勻混合液均勻混合液黃色晶體鈦酸丁酯抑制劑加入總醇量2/3的醇

緩慢滴加1/3醇+水攪拌滴加鹽酸測pH值真空干燥(ACAC，HAc)白色納米TiO2粉末

Sol-Gel法制備TiO2的工藝流程122ppt課件溶膠-凝膠法(Sol-Gel)(前驅(qū)體(TNB))混合液均MyOwnMethods123ppt課件MyOwnMethods41ppt課件Improvementoftheexperiment10mlTNB7mlC2H5OH+A7mlC2H5OH+1.08mlH2O+1mlHAcA40℃,Stirring,useHCladjustpHto2AddB,2-3drop/sYellowgel100℃,1h500℃5hWhiteTiO2powderXRDB124ppt課件Improvementoftheexperiment1醇鹽水解沉淀法(前驅(qū)體(TNB))

鈦酸丁酯

醇混合混合水酸醇水解陳化真空干燥煅燒

納米級TiO2醇鹽水解法合成TiO2的工藝流程圖125ppt課件醇鹽水解沉淀法(前驅(qū)體(TNB))鈦酸丁酯醇混合混水熱法1.前驅(qū)體:（TNB,NaOH調(diào)整pH)3mlTNB

15mlC2H5OH

A

NaOHpH=5,6,8,10,12

B

Hydrothermalreactor

180℃，5h

Cool

Centrifugal

Lavation

DryingTiO2,powder126ppt課件水熱法3mlTNB15mlC2H5OHANaO2.前驅(qū)體:TNB,尿素水解3mlTNB5mlC2H5OHCO(NH2)210mlC2H5OHABStirring

CHydrothermalreactorCoolCentrifugalLavationDryingTiO2powder80℃,4h;180℃,4h127ppt課件2.前驅(qū)體:TNB,尿素水解3mlTNB5mlC2H5OH3.前驅(qū)體:TiCl4，NaOH調(diào)整pH2mTiCl410mlC2H5OH

A

NaOH1,3,5,7mlBHydrothermalreactor

WhiteTiO2powerCentrifugalLavationDryingCool180℃,8h128ppt課件2mTiCl410mlC2H5OHANaOH1微乳液法前驅(qū)體:TiCl4,NaOH，HCl調(diào)整pH混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B混合,調(diào)整pH反應釜180℃,8h冷卻離心洗滌干燥白色TiO2粉末16.8ml正庚烷2.7ml正己醇1.5gCTAB1.8mlTiCl4溶液16.8ml正庚烷1.5gCTAB2.7ml正己醇混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B混合,調(diào)整pH反應釜180℃,8h冷卻離心16.8ml正庚烷2.7ml正己醇1.5gCTAB1.8mlTiCl4溶液16.8ml正庚烷1.5gCTAB2.7ml正己醇洗滌干燥白色TiO2粉末混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B混合,調(diào)整pH反應釜180℃,8h冷卻離心16.8ml正庚烷2.7ml正己醇1.5gCTAB1.8mlTiCl4溶液

16.8ml正庚烷1.5gCTAB2.7ml正己醇129ppt課件微乳液法前驅(qū)體:TiCl4,NaOH，HCl調(diào)整pH混合超聲小結(jié)：

通過對各種方法制備出的納米TiO2對比，發(fā)現(xiàn)采用溶膠凝膠法制備的納米TiO2具有粒徑小，分布窄，晶型為銳鈦礦型，純度高，熱穩(wěn)定性好，產(chǎn)率較高等優(yōu)點，是一種非常具有發(fā)展?jié)摿Φ暮铣煞椒?。是有可能應用于工業(yè)生產(chǎn)的合成納米材料的方法。我們采用溶膠凝膠法，合成了一系列的摻雜型納米TiO2，并對其進行了負載，測定了光催化性能，得到了很好的結(jié)果。130ppt課件小結(jié)：48ppt課件摻雜型納米TiO2的制備水熱法（摻雜Au）131ppt課件摻雜型納米TiO2的制備水熱法（摻雜Au）49ppt課件微乳液法（摻稀土元素）混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B混合,調(diào)整pH反應釜180℃,8h冷卻離心洗滌干燥

白色TiO2粉末16.7ml正庚烷2.7ml正己醇2.3gCTAB10.8mlTiCl4

16.7ml正庚烷2.3gCTAB2.7ml正己醇混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B混合,調(diào)整pH反應釜180℃,8h冷卻16.8ml正庚烷2.7ml正己醇1.5CTAB1.8mlTiCl4

16.8ml正庚烷1.5gCTAB2.7ml正己醇稀土硝酸鹽+鹽酸超聲鹽溶液溶解132ppt課件微乳液法（摻稀土元素）混合超聲透明溶液A混合超聲透明溶液B溶膠-凝膠法(摻雜過渡金屬)

MCln

HCl少量C2H5OH超聲溶解

澄清溶液HAc+H2OTNB加熱攪拌黃色膠體C2H5OH黃色溶膠陳化凝膠500℃,8h摻雜型納米TiO2133ppt課件溶膠-凝膠法(摻雜過渡金屬)MClnHCl少量C

納米TiO2光催化劑的負載

由于粉體的納米TiO2過程中存在著使用和回收不便的問題，在實際的應用中很難利用，因此需要對TiO2進行負載，以便在實際中得到很好的應用。

我們采用浸漬法、層層組裝的方法對納米TiO2進行了負載，分別在石棉繩、玻璃纖維、沸石、分子篩上進行了負載并測試了對甲醛的降解效率，得到了較好的結(jié)果。134ppt課件由于粉體的納米TiO2過程中浸漬法（載體為石棉繩、沸石、分子篩）石棉繩沸石分子篩100℃干燥納米TiO2溶膠浸泡2h,除乙醇灼燒,600℃8h負載型納米TiO2催化性能測定24h135ppt課件浸漬法（載體為石棉繩、沸石、分子篩）石棉繩100℃干燥納米層層自組裝法（載體為玻璃纖維布）1.玻璃纖維布的前處理玻璃纖維布1%SDS溶液15minH2O5min1%HCl溶液80℃，30minH2O5min帶負電荷的玻璃纖維布1%的PDDA溶液15minH2O5min帶正電的玻璃纖維布聚二烯丙基二甲基胺鹽酸鹽136ppt課件層層自組裝法（載體為玻璃纖維布）1.玻璃纖維布的前處理玻璃纖2.層層自組裝進行負載

將處理好的玻璃纖維布依次浸于的PSS溶液中15min、水中5min、TiO2懸濁液中15min、水中5min，如此重復10次，再在高溫下燒結(jié)，可測得平均每平方米的玻璃纖維可負載光催化劑I0.5g處理好的玻璃纖維布1%的PSS溶液H2O1%的TiO2溶液H2O15min5min15min5min聚苯乙烯磺酸鈉137ppt課件2.層層自組裝進行負載將處理好的玻璃纖維布依“FromSelf-OrganizingPolymerstoNanohybridandBiomaterials”StephanF?rsterandThomasPlantenberg,Angew.Chem.,Int.Ed.,2002,41,688.layerbylayerOrderstructure138ppt課件“FromSelf-OrganizingPolymers納米TiO2光催化劑的表征XRD溶膠-凝膠法銳鈦礦：25.30，37.80和48.10

金紅石：27.50，36.10和44.10139ppt課件納米TiO2光催化劑的表征XRD溶膠-凝膠法銳鈦礦：25.3140ppt課件58ppt課件

TEM141ppt課件TEM59ppt課件水熱法XRD142ppt課件水熱法XRD60ppt課件

TEM143ppt課件TEM61ppt課件144ppt課件62ppt課件晶粒直徑計算（pH=6