光催化材料的研究进展.pdfVIP

1964 功 能 材 料 2004 年增刊（35 ）卷 光催化材料的最新研究进展* ∗ 周静涛，王 弘，黄柏标，许效红，姚伟峰，张 寅，杨雪娜 （山东大学晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100 ） 摘 要：综述了最近几年 TiO2 改性的研究，简要介 387.5nm ，光吸收仅限于紫外区，但此部分光达不到 绍了其他光催化材料的研究进展，并结合本课题组的 照射地面的太阳光谱的5%，而且TiO2 量子效率最多 工作，介绍了对一种新型光催化材料Bi-Ti-O 系列材 不超过28%[2] 。TiO2 经光照射后产生的光生电子与空 料研究的最新进展。指出：今后光催化材料的发展方 穴容易重新复合，或者被亚稳态表面所俘获，从而失 向仍以TiO 改性的研究为主导；以钛酸铋(Bi Ti O 、 去活性[3] 。近些年来的研究表明，通过贵金属沉积、 2 4 3 12 Bi12TiO20) 为代表的新型光催化材料，有着催化效率 掺杂过渡金属离子、有机染料光敏化、以及半导体复 高，低能隙等突出的优点，有着广阔的应用前景。 合等方法引入杂质或缺陷，有助于改善TiO2 光吸收， 关键词：光催化材料；TiO2 ；钛酸铋 提高量子效率和光催化反应速度。 中图分类号：XB1 文献标识码：A 2.1 离子掺杂 文章编号：1001-9731 （2004 ）增刊 适当的引入一些金属离子，可以抑制光生电子与 光生空穴的复合，提高光催化效率。过渡金属元素具 1 引 言 有多种化合价，在 TiO2 中掺入少量过渡金属离子， 近些年来，环境污染日益严重，成为威胁人类生 可以使 TiO2 晶格发生变化，引入晶格缺陷，形成光 存的一个严重问题。为了解决这一难题，人们展开了 生电子-空穴对的浅势捕获阱，降低空穴与电子的复 治理污染、保护环境的科学研究。以半导体为催化剂， 合几率，延长复合时间，从而提高TiO2 光催化活性。 利用太阳光催化氧化有毒污染物质作为一种有效的 为了提高 TiO2 的量子效率和扩展光响应范围，人们 治理污染方法，成为环境保护科学研究的一个热点。 选择了多种金属离子进行一元或多元掺杂，并改变掺 1972 年，Fujishima 和Honda[1]发现光电池中光照射的 杂离子的浓度，使用不同的掺杂方法，以期获得最佳 TiO ，可持续发生水的氧化还原反应产生 H ，1976 的掺杂效果。 2 2 年,Frank 将半导体材料用于降解污染物。从此，以 Choi[4]等人系统研究了 21 种离子掺杂后的 TiO2 TiO2 为代表的半导体光催化剂开始发展起来。但TiO2 纳米晶，发现掺杂一定量的Fe3+ 、Mo5+ 、Rn2+ 、Os2+ 、 的光催化效率不高，而且光响应范围在紫外光区，太 Re2+ 、V5+和 Rh2+ ，可以增加 TiO2 纳米晶的光催化活 阳光利用率低，制约了它的发展。对于 TiO2 的改性