二氧化钛的光催化性能及其应用.doc

二氧化钛的光催化性能及其应用作者姓名 秦幸海 学 号 201107031049 专 业 无机非金属材料 指导教师姓名 王峰 目 录摘 要 ……………………………………………………………3第一章 二氧化钛的性能…………………………………………………………………………………3第二章 反应机理……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5第三章 二氧化钛催化剂的应用……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………8第四章 结束语………………………………………………9摘 要二氧化钛是一种应用广泛的半导体材料,它因成本低、稳定性好、对人体无毒性,并具有气敏、压敏、光敏以及强的光催化特性而被广泛应用到传感器、电子添料、油漆涂料、光催化剂以及其它化工原料等[1-3],国内外很多科技工作者投身到二氧化钛的研究开发之中,每年都有大量论文报道。80年代末以来人们在纳米二氧化钛的制备工艺和性能研究方面做了大量工作。特别是在利用二氧化钛光催化降解污水等方面取得了一定成果,本文就二氧化钛在光催化方面的研究现状做分析,并就其应用前景的提出几点看法。关键词:二氧化钛 光催化 性能 应用第一章 ,俗名为钛白粉,有3种晶型:锐钛矿型(Anatase,简写为A)、金红石型(Rutile简写为R)和板钛矿型,三者在自然界中都存在。其中,板钛矿型在自然界中很稀有,属斜方晶系,是不稳定的晶型,因而没有工业价值。但是锐铁矿和金红石相在自然界普遍存在,在光催化领域有广泛的应用。金红石和锐钛矿两者均为四方晶系,晶型结构均可由相互衔接的Ti06八面体表示。两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互衔接的方式不同,如图1所示。在金红石相中,晶体结构表现为氧离子近似六方最紧密堆积,钛离子位于变形的八面体空隙中,构成[Ti06]八面体,铁离子的配位数为六,氧离子的配位数为三,[Ti06]配位八面体沿C轴共棱成链状排列,链间由配位八面体共角顶相连,Ti06八面体有稍微的畸变,金红石型中每个八面体与周围10个八面体相连(其中两个共边,八个共顶角),而锐铁矿型中每个八面体与周围8个八面体相连(四个共边,四个共顶角)。这些结构上的差异导致了两种晶型有不同的质量密度和电子能带结构。锐钛矿型的质量密度(*cm_3)略小于金红石型(*cm_3),带隙()略大于金红石型()。通常,锐钛矿相Ti02在高温热处理下会逐渐转变成金红石相。金红石TiO2具有很高的热稳定性因此锐钛矿由于其低的介电常数和质量密度以及高的电子迁移率是公认具有较高光催化活性的光催化材料。[1]图1金红石和锐钛矿的结构第二章 反应机理半导体TiO2是一种新型的高效光催化即剂,具有很强的氧化能力,在一定能量的光照条件下,它不仅能将环境中的有害有机物降解为二氧化碳和水,而且可以氧