二氧化鈦（TiO₂）作為一種最常見(jiàn)且備受關(guān)注的半導(dǎo)體光催化材料,因其制備成本低、環(huán)境友好、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn),在環(huán)境和能源等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于二氧化鈦通常顯示為白色且具有較寬的能隙（銳鈦礦3.2 eV,金紅石3 eV）,導(dǎo)致了二氧化鈦僅能吸收利用紫外光,而紫外光只占據(jù)太陽(yáng)光能量的4⁵%,對(duì)于占據(jù)太陽(yáng)光大部分能量的可見(jiàn)光以及近紅外光無(wú)法有效利用。因此如何促使二氧化鈦對(duì)可見(jiàn)光產(chǎn)生光響應(yīng),提升二氧化鈦的可見(jiàn)光催化性能,便引起了人們廣泛關(guān)注。近年來(lái)大量關(guān)于黑色二氧化鈦的報(bào)道指明,黑色二氧化鈦由于具有獨(dú)特的非晶殼-結(jié)晶核結(jié)構(gòu),以及自摻雜的氧空位和表面三價(jià)鈦Ti³⁺的特點(diǎn),導(dǎo)致更窄的禁帶寬度以及更快的光生載流子遷移速率,因此顯示出優(yōu)異的可見(jiàn)光催化活性,實(shí)際應(yīng)用中可借助其催化性能使光催化降解染料和光催化裂解水產(chǎn)氫。二氧化鈦經(jīng)過(guò)持續(xù)的高溫氫氣還原處理,其顏色由白色漸漸變?yōu)榛疑蛘吆谏?氫氣還原的方法可以有效的還原TiO₂并產(chǎn)生氧空位以及三價(jià)鈦,這對(duì)于提高光催化性能具有積極作用。但是利用氫氣高溫還原的方法因其復(fù)雜... 

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二氧化鈦光催化機(jī)理示意圖

成的灰色二氧化鈦的 XRD 衍射圖譜，紅線代表 Ti420，藍(lán)線代表 Ti360-2 顯示了三個(gè)樣品的 X 射線衍射(XRD)圖譜。從圖中可以看出品中占主要成分，并且少量金紅石和板鈦礦出現(xiàn)在所有樣品中時(shí)，銳鈦礦(101)晶面的信號(hào)顯著增強(qiáng)，這時(shí)因?yàn)?TiO2的結(jié)晶度密切相關(guān)[81]。在合成的樣品中，等離子體溫度主要取決于輝放電功率越高，熱處理溫度越高，這導(dǎo)致 TiO2-x納米顆粒具有過(guò) Scherrer 方程 Dhk1=Kλ/Bcosθ 可以計(jì)算粒子尺寸，其中 D粒子尺寸，K=0.89 是 Sherrer's 系數(shù)，λ 是 X 射線波長(zhǎng)，B 是選寬，θ 是布拉格衍射角。對(duì)于合成的 Ti300，Ti360 和 Ti420， 6.90, 7.37 和 7.88 nm。

圖 3-5(a)給出了所有樣品的紫外可見(jiàn)漫反射光譜(DRS)。當(dāng)與 P25(購(gòu)自Degussa 的商業(yè) TiO2)相比，灰色 TiO2-x在可見(jiàn)光甚至近紅外光表現(xiàn)顯著的吸收。如 3-5(a)插圖所示，當(dāng)放電功率增加時(shí)，制備的 TiO2-x的顏色變深，這與可見(jiàn)光吸收增強(qiáng)結(jié)果一致。如圖 3-5(b)所示，所制備的灰色 TiO2-x的吸收帶隙向長(zhǎng)波長(zhǎng)移動(dòng)，并且 Ti300，Ti360 和 Ti420 的相應(yīng)帶隙分別為 2.99,2.96 和 2.91eV�；疑玊iO2-x的窄帶隙可能是由于氧空位或三價(jià)鈦引起的摻雜能級(jí)導(dǎo)致，也可能因?yàn)殇J鈦礦與金紅石之間的能級(jí)帶狀排列[83,84]。根據(jù)顏色的變化，我們推斷制備的灰色TiO2中可能存在自摻雜 Ti3+。有趣的是，在空氣環(huán)境中暴露 3 個(gè)月后，所制備的灰色 TiO2-x粉末未出現(xiàn)明顯的褪色，這意味著灰色 TiO2-x中的缺陷非常穩(wěn)定。3.2.4 X 光電子能譜儀 XPS 分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Review of the progress in preparing nano TiO2: An important environmental engineering material[J]. Yan Wang,Yiming He,Qinghua Lai,Maohong Fan.  Journal of Environmental Sciences. 2014(11)
[2]酸催化水解法制備可見(jiàn)光響應(yīng)N摻雜納米TiO2催化劑[J]. 劉守新,陳孝云,陳曦.  催化學(xué)報(bào). 2006(08)



本文編號(hào)：3269634