空心二氧化钛微球的合成及其催化性能研究文献综述

 2022-01-08 08:01

全文总字数:6003字

文献综述

文 献 综 述1.引言 随着社会经济和现代化学工业的迅速发展,工农业及日常生活产生的废水也随之巨增,其中含有许多有害的难生物降解的有机物,正通过各种途径进入我们周围的环境,污染环境,也直接或间接地对人类的健康造成了危害。

光催化氧化降解水中有机污染物的技术是一种比较新型的、并具发展潜力的水处理技术。

尤其是近年来,以半导体为催化剂的光催化氧化法成为最引人注目的废水处理方法之一。

其中二氧化钛因氧化活性高、化学稳定好,无毒、低成本、无污染,成为最具有开发前途的绿色环保型功能材料。

纳米二氧化钛有不同形状,在众多结构中,空心二氧化钛微球具有独特的中空结构,较大的比表面积,这都使其具有超强的物质输送、表面渗透和对光的捕能力,使其在光催化剂材料研究方面具有独特的优势和潜在的应用前景。

但是空心二氧化钛微球的制备存在一定的难度,目前主要采用模板法,其基本原理是先制备有机或者无机的核微球,然后以核为模板,在其表面包覆相关材料得到核壳复合结构,再经过高温焙烧或者溶剂溶解,失去内部核,保留外壳形成中空微球。

目前模板法有软模板和硬模板两种办法,两者的相同之处是都能提供一个有限大小的反应空间,区别在于前者提供的是处于动态平衡的空腔,物质可以透过腔壁扩散进出;而后者提供的是静态的孔道,物质只能从开口处进入孔道内部。

软模板法相对来说稳定性较差,模板效率不高,但是其形态呈现多样化;硬模板法稳定性较强,有良好的窄间限域作用,能够严格控制纳米材料的大小和形貌,但是结构比较单一,因此用硬模板制备的纳米材料的形貌通常变化也较少。

2.TiO2 光催化氧化原理TiO2是一种n型半导体材料,它的禁带宽度为3.2eV(锐钛矿晶型),当它收到波长小于或等于387.5nm的紫外光照射时,价带的电子就会获得光子的能量而跃迁至导带,形成光电子(e-);而价带中则产生相应的空穴(h )如图1所示。

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