纳米二氧化钛的改性方法很多, 近年来,人们主要从以下两个方面入手,提高 TiO2光催化剂的光谱
响应范围和光催化效率。
其一是通过掺杂等手段降低 TiO2的禁带宽度,增加其吸收波长。主要采用的方法有: 1)掺杂过渡金属: 金属离子掺杂可在半导体表面引入缺陷位置或改变结晶度,成为电子或空穴的陷阱而延长寿命2)表面光敏化:将光活性化合物化学吸附或物理吸附于催化剂表面从而扩大激发波长范围, 增加光催化反应的效率3)表面螯合及衍生作用: 含硫化合物、OH-和乙二胺四乙酸 (EDTA )等螯合剂能影响一些半导体的能带位置,使导带移向更负的位置。
其二是加入电子俘获剂,使光生电子和空穴有效分离,降低 e-和 h+的复合速率, 主要采用的方法有: 1)贵金属沉积: TiO2 表面沉积适量的贵金属, 有利于光生电子和空穴的有效分离以及降低还原反应(质子的还原、溶解氧的还原)的超电压, 大大提高了催化剂的活性, 研究最多的为 Pt的沉积, 其次Ag 、Pd和 Nb等金属的掺杂也能降低 TiO2 的带隙能2)复合半导体: 不同金属离子的配位及电负性不同而产生过剩电荷, TiO2与半导体复合后增加半导体吸收质子或电子的能力, 从而提高催化剂的活性。在二元复合半导体中, 两种半导体之间的能级差能使电荷有效分离3)电子捕获剂: 加入O2、H2O2和过硫酸盐等电子捕获剂, 可以捕获光生电子,降低 e-与 h+的复合几率, 从而提高光催化效率。
常用的方法还有引入助剂调变固体催化剂表面酸碱性,通常碱性助剂有碱金属、碱土金属和稀土元素;酸性助剂主要是某些过渡金属,如Mn、Zr、W等,如果仅限于三氧化二铝, 不能引入其它元素的话,改变焙烧温度就可以。
氧化还原性以及对C-C键和C-H键断裂是催化剂的功能,载体的作用是担载和配合以及促进。所以应先从催化剂的活性组分入手。
扩展资料:
(1)固定TiO2、防止流失、易于回收和提高TiO2的利用率;
(2)增加TiO2光催化剂整体的比表面积;
(3)提高光催化活性。因为某些载体可与TiO2发生相互作用,有利于E-H+的分离并增加对反应物的吸附,同时实现载体的再生;
(4)提高光源利用率。如将TiO2制成薄膜后,催化剂表面受到光照射的催化剂粒子数目增加;
(5)将催化剂用载体固定,便于制成各种形状的光催化反应器。
参考资料来源:百度百科-催化剂载体
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