金屬離子摻雜與貴金屬沉積對TiO2光催化性能的影響研究

谷向明(河北農(nóng)業(yè)大學（渤海校區(qū)），河北 滄州 061100)

隨著科學技術的進步、城市化進程的加快，環(huán)境污染的問題也變得越來越嚴重。Ti02 的出現(xiàn)給人們帶來了一線的生機。Ti02 的光催化作用已經(jīng)的到了許多環(huán)境保護領域研究者的認可與贊賞。但是Ti02 在環(huán)境保護方面還是受到種種因素的制約而不能發(fā)揮出最大的效能。于是，研究者發(fā)現(xiàn)金屬離子摻雜和貴金屬沉積對提高Ti02 的光化學性能有很大的幫助作用。因此，我們今天就從金屬離子摻雜對Ti02光催化性能的影響、貴金屬沉積對Ti02光催化性能的影響兩個方面研究一下金屬離子摻雜和貴金屬沉積對Ti02光催化性能的影響

1 金屬離子摻雜對Ti02光催化性能的影響

1.1 堿金屬離子摻雜

我們今天所提到的Ti02 基本上都是銳鈦礦和金紅石的混晶。而且這兩種物質(zhì)合成的Ti02 具有很高的光催化效能。因此，受到了社會各界的青睞。但是在銳鈦礦和金紅石相互轉變的過程中會產(chǎn)生較大的溫度，這樣的高溫會在很大程度上影響到Ti02的光催化效能。為了有效的降低在轉化過程中的溫度，我們可以利用堿金屬離子的摻雜來實現(xiàn)。

1.2 稀土離子摻雜

如果我們將稀土離子一物理或者是化學的方式引入到Ti02 中去的話，就可以有效的改變Ti02 的密度分布、形成的缺陷以及晶體的類型。從而影響到其分布狀況和能帶結構，最終提高Ti02的光催化效能。

比如說陳恩偉等人就利用稀土元素中的鑭系離子摻雜來研究對Ti02 的影響，通過研究我們發(fā)現(xiàn)用鑭系離子摻雜的Ti02，在光照作用否認反應下，至少會有百分之八十五的咪磋被降解掉，而沒有摻雜鑭系離子時只會有白費之五十的咪磋被降解掉，實驗表明鑭系離子的摻雜可以有效的改善Ti02的光催化效能，為環(huán)境保護起到很大的作用。

通過以上兩種金屬離子摻雜的實例，我們不難發(fā)現(xiàn)金屬離子參雜確實對提高Ti02 的光催化效能有很大的幫助作用。實際上金屬離子摻雜不僅僅只有以上的兩種，另外還有過渡金屬離子和貴金屬離子的摻雜。這些金屬離子的摻雜都對提高Ti02的光催化效能有很大的幫助作用。

2 貴金屬沉積對Ti02光催化性能的影響

2.1 金屬沉積的方法

貴金屬的沉積可以采用普通親浸漬還原法，也就是說將Ti02浸泡在含有貴金屬的溶液當中，然后在惰性氣體的保護作用下進行高溫還原。此外，我們還可以采用光還原法，也就是說將Ti02 浸泡在貴金屬鹽和吸收有機物如甲醇、乙酸等溶液中，然后再利用紫外光照射將貴金屬還原而沉積在半導體表面。

2.2 貴金屬沉積對Ti02光催化效應的影響

貴金屬沉積對Ti02 光催化效應的作用有兩個方面。第一個就是可以影響Ti02 的能帶結構。第二點就是影響了Ti02 氧化還原反應過程。通過研究我們發(fā)現(xiàn)貴金屬可以有效的提高Ti02 的光催化還原活性的機制。這是由于貴金屬在Ti02 表面的擔載，光生電子向貴金屬流動，貴金屬捕獲的光形成較強的流動性，可以迅速的向Ti02 的表面?zhèn)鬟f，從而減少了光生電子在Ti02 體相內(nèi)部的復合機率，生成較多活性中心的表相Ti02，這也正是貴金屬沉積為何會影響Ti02光催化效應的原因。

貴金屬的沉積之所以可以改善Ti02的光催化效應，是因為貴金屬和Ti02之間具有不同的費米等級，一般情況下貴金屬的要高于Ti02的，所以當兩者相遇時，電子就會自動轉移，從費米等級高的Ti02轉向的的貴金屬，直到二者可以互相匹配。

3 結語

隨著科學技術的進步、城市化進程的加快，環(huán)境污染的問題也變得越來越嚴重。Ti02 的出現(xiàn)給人們帶來了一線的生機。這種物質(zhì)具有價格低廉、無毒、高穩(wěn)定性、高效率等等的特點，因此Ti02成為了當今最有潛力的光催化材料。Ti02的光催化作用已經(jīng)的到了許多環(huán)境保護領域研究者的認可與贊賞。但是Ti02 在環(huán)境保護方面還是受到種種因素的制約而不能發(fā)揮出最大的效能，比如Ti02 由于只能被波長較短的紫外線激發(fā)，在很大的程度上限制住了它的應用范圍。于是，研究者發(fā)現(xiàn)金屬離子摻雜和貴金屬沉積對提高Ti02 的光化學性能有很大的幫助作用。因此，我們今天就從金屬離子摻雜對Ti02光催化性能的影響、貴金屬沉積對Ti02光催化性能的影響兩個方面研究一下金屬離子摻雜和貴金屬沉積對Ti02 光催化性能的影響。

[1]梁延榮，姚秉華，卞文娟.水中硝基酚的納米TiO2 光催化降解[J].分析測試學報，2002(01).

[2]孫曉君，蔡偉民，井立強，周德瑞，沈雄飛，王志平.二氧化鈦半導體光催化技術研究進展[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2001(04).

[3]姚曉斌，馬穎，姚建年.貴金屬對TiO2 懸浮液光照過程中H2O2形成的促進作用[J].感光科學與光化學，1999(02).