催化降解水中有机污染物的TiO2纳米管改性方法研究进展
作者：王旭来源：《科技资讯》2014年第17期
王旭
（中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100）
摘要：针对TiO2光催化材料在处理难降解有机物方面引起了水处理领域的研究热潮，本论文结合TiO2光催化材料的结构与性质，系统地论述了金属离子掺杂、表面贵金属修饰、非金属掺杂、表面光敏化和半导体复合等方法对TiO2纳米管改性的研究进展，评价了改性后TiO2纳米管改性的特点以及应用范围，对比了不同改性方法的优缺点，可为建立新的TiO2纳米管改性方法提供一定参考依据。
关键词：TiO2纳米管金属离子掺杂表面贵金属修饰表面光敏化
中图分类号：X703
文献标识码：A
文章编号：16723791201406b000000
随着环境问题和能源问题的日益严峻，TiO2纳米科技在新型能源的应用和水环境问题治理方面都展现出了独特的优势，尤其是作为环境友好型的高效光催化材料，在处理难降解有机物方面引起了水处理领域的研究热潮。纳米TiO2材料尺寸小、比表面积大，表现出许多特殊的纳米效应，使纳米TiO2具有更强的氧化和还原能力。纳米TiO2粒子的微小粒径能使光生载流子更容易通过扩散而迁移到表面，有利于电子空穴的传递，促进氧化还原反应。在众多的TiO2纳米材料中，具有有序纳米结构的纳米管表现出更大的优势，相对于呈无规则堆积的无序纳米颗粒和多孔结构而言，纳米管阵列结构比表面积大、吸附能力强、光电转换效率高，表现出更加出色的光催化活性1，作为一种绿色高效的环保功能材料前景广阔。然而，针对TiO2带隙宽，光响应范围窄，量子效率低的固有缺陷，学者研究提出了一系列改性修饰手段来提高TiO2纳米管的光学性能。主要包括离子掺杂、表面贵金属修饰、光敏化和半导体复合等改性修饰技术。
1TiO2光催化材料的结构性质
TiO2俗称钛白粉，其安全无毒、性质稳定，是一种无机白色颜料，并广泛应用于光触媒、化妆品等行业。TiO2的基本结构是氧钛八面体TiO6，由于TiO八面体连接形式的不同，出现了三种不同的晶型结构：即四方晶系的锐钛矿相和金红石相及斜方晶系的板钛矿2。三种晶型结构热稳定有所不同，加热情况下锐钛矿相和板钛矿相向金红石相发生不可逆转变，而金红石相具有较高的热稳定性。
2金属掺杂
21金属离子掺杂
f利用物理或化学手段使金属离子进入到晶格结构中，在其禁带带隙中引入杂质能级和缺陷中心，捕获价带上的电子，减少光生电子空穴的复合，从而提高了TiO2光催化活性。有的金属离子可以拓r