光催化技术与应用

1、关于光催化技术与应用现在学习的是第一页，共69页u 纳米纳米TiO2光催化剂简介光催化剂简介u纳米纳米TiO2光催化剂的制备光催化剂的制备u纳米纳米TiO2光催化剂的表征光催化剂的表征u 纳米纳米TiO2光催化剂的应用光催化剂的应用第六章 光催化技术与应用现在学习的是第二页，共69页 什么是多相光催化？什么是多相光催化？ 多相光催化多相光催化是指在有光参与的情况下，发生在催化剂及表面吸附物是指在有光参与的情况下，发生在催化剂及表面吸附物（如（如H2O，O2分子和被分解物等）之间的一种光化学反应。分子和被分解物等）之间的一种光化学反应。 光催化反应是光和物质之间相互作用的多种方式之一，是光反应和

2、催化光催化反应是光和物质之间相互作用的多种方式之一，是光反应和催化反应的融合，是光和催化剂同时作用下所进行的化学反应。反应的融合，是光和催化剂同时作用下所进行的化学反应。 纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第三页，共69页 半导体光催化剂有半导体光催化剂有ZnS、TiO2、ZnO、CdS、SnO2和和Fe3O4等，但是等，但是ZnS、ZnO、 SnO2 、CdS 和和Fe3O4等的光腐蚀现象时常发生，严重降低了等的光腐蚀现象时常发生，严重降低了催化活性，而催化活性，而TiO2是一种新型的无机金属氧化物材料，它是一种是一种新型的无机金属氧化物材料，它是一种N型半型半导体材料，由于具有较大的比表

3、面积和合适的禁带宽度，因此具导体材料，由于具有较大的比表面积和合适的禁带宽度，因此具有优异的光催化活性，并且价格便宜，无毒无害，且能够连续使有优异的光催化活性，并且价格便宜，无毒无害，且能够连续使用而不失活。用而不失活。纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第四页，共69页 纳米纳米TiO2是一种附加值很高的精细无机功能材料，尺寸约在是一种附加值很高的精细无机功能材料，尺寸约在1nm100nm之间。由于颗粒尺寸的微细化，使得纳米之间。由于颗粒尺寸的微细化，使得纳米TiO2具有块状材具有块状材料所不具备的独特性质。其特有的小尺寸效应、量子尺寸效应、表料所不具备的独特性质。其特有的小尺寸效应、量子尺

4、寸效应、表面效应、介电限域效应、宏观量子隧道效应，导致纳米二氧化钛的面效应、介电限域效应、宏观量子隧道效应，导致纳米二氧化钛的光催化活性、降解有机物的深度以及光量子产率均较常规氧化钛有光催化活性、降解有机物的深度以及光量子产率均较常规氧化钛有大幅度的提高，因而纳米氧化钛光催化材料正成为纳米科技较早直大幅度的提高，因而纳米氧化钛光催化材料正成为纳米科技较早直接造福人类的有力工具。接造福人类的有力工具。 纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第五页，共69页半导体是指电导率在金属电导率（约半导体是指电导率在金属电导率（约104106/cm)和电介质电导率（和电介质电导率（1-10 /cm)之间的物质

5、，一般的它的禁带宽度之间的物质，一般的它的禁带宽度Eg小于小于3eV。 半导体的能带结构 导带导带价带价带 禁带禁带Eg 3eV掺杂半导掺杂半导体体 N型半导体型半导体 （依靠自由电子进行导电）（依靠自由电子进行导电） P型半导体（依靠空穴进行导电）型半导体（依靠空穴进行导电）半导体本征半导体（纯的半导体，不含有任何杂质，禁带中本征半导体（纯的半导体，不含有任何杂质，禁带中不存在半导体电子的状态不存在半导体电子的状态,即缺陷能级即缺陷能级)纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第六页，共69页 实际半导体中，由于半导体材料中不可避免地存在杂质和各类缺陷，实际半导体中，由于半导体材料中不可避免地存

6、在杂质和各类缺陷，使电子和空穴束缚在其周围，成为捕获电子和空穴的陷阱，产生局域化使电子和空穴束缚在其周围，成为捕获电子和空穴的陷阱，产生局域化的电子态，在禁带中引入相应电子态的能级。的电子态，在禁带中引入相应电子态的能级。N型半导体的缺陷能级型半导体的缺陷能级Ed靠近导带，靠近导带，P型半导体的型半导体的Ea靠近价带。靠近价带。 EcEdEv价带价带EcEaEv导带导带价带价带 导带导带 P型半导体的能级型半导体的能级N型半导体的能级型半导体的能级纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第七页，共69页 LUMO HOMO 原子 轨道 分子 轨道 簇物 量子化 粒子 半导体 N=1 N=2 N=1

7、0 N=2000 N2000 能 量 导 带 价 带 半导体能带宽度与粒子大小半导体能带宽度与粒子大小N()的关系示意图的关系示意图纳米TiO2光催化剂简介为什么要用纳米半导体光催化剂？为什么要用纳米半导体光催化剂？ 现在学习的是第八页，共69页 各种常用半导体的能带宽度和能带边缘电位示意图（各种常用半导体的能带宽度和能带边缘电位示意图（pH = 0）纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第九页，共69页光催化技术的发展历史光催化技术的发展历史 纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第十页，共69页TiO2光催化剂的优点光催化剂的优点纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第十一页，共69页TiO2的

8、结构与性质的结构与性质金红石型：共顶点且共边金红石型：共顶点且共边锐钛矿型锐钛矿型:共边共边TiO2晶型结晶型结构示意图构示意图纳米TiO2光催化剂简介TiO2是是n型半导体，氧空位（型半导体，氧空位（O2-）缺位是点缺陷部位，包括晶格氧空位、单桥氧空）缺位是点缺陷部位，包括晶格氧空位、单桥氧空位、双桥氧空位。位、双桥氧空位。现在学习的是第十二页，共69页 Crystal structuresRelative density Type of latticeLattice constantLengths of Ti-O bond/nmEg/eVacanatase3.84Tetragonal sy

9、stem 5.279.370.1953.2rutile4.22Tetragonal system 9.055.80.1993brookite4.13Rhombic systemTiO2晶体的基本物性晶体的基本物性纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第十三页，共69页锐钛矿相和金红石相锐钛矿相和金红石相TiO2的能带结构的能带结构CB/e-VB/h+CB/e-3.2eV3.0eVVB/h+0.2eVl两者的价带位置相同，光生空两者的价带位置相同，光生空穴具用相同的氧化能力穴具用相同的氧化能力;但锐钛但锐钛矿相导带的电位更负，光生电矿相导带的电位更负，光生电子还原能力更强子还原能力更强l混晶效应：

10、锐钛矿相与金红石混晶效应：锐钛矿相与金红石相混晶氧化钛中，锐钛矿表面相混晶氧化钛中，锐钛矿表面形成金红石薄层，这种包覆型形成金红石薄层，这种包覆型复合结构能有效地提高电子复合结构能有效地提高电子-空空穴的分离效率穴的分离效率纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第十四页，共69页 TiO2光催化材料的特性光催化材料的特性研究方向：TiO2改性，提高太阳能的转化率及光催化效率 TiO2是当前最具有应用潜力的光催化剂纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第十五页，共69页TiO2光催化剂的催化机理光催化剂的催化机理半导体的能带结构半导体的能带结构 半导体存在一系列的满带，最上面的满带成为价带（半导体存

11、在一系列的满带，最上面的满带成为价带（valence b a n d，V B） ； 存 在 一 系 列 的 空 带 ， 最 下 面 的 空 带 称 为 导 带） ； 存 在 一 系 列 的 空 带 ， 最 下 面 的 空 带 称 为 导 带（conduction band，CB）；价带和导带之间为禁带。）；价带和导带之间为禁带。 当用能量等与或大于禁带宽度（当用能量等与或大于禁带宽度（Eg）的光照射时，半导体价带上的）的光照射时，半导体价带上的电子可被激发跃迁到导带，同时在价带上产生相应的空穴，这样就在半导体电子可被激发跃迁到导带，同时在价带上产生相应的空穴，这样就在半导体内部生成电子（内部生

12、成电子（e-）空穴（）空穴（h+）对。）对。纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第十六页，共69页半导体价带的光激发半导体价带的光激发固体中的光激发和脱激过程固体中的光激发和脱激过程空气和溶液空气和溶液中通常是氧中通常是氧纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第十七页，共69页光生电子光生电子空穴对的氧化还原机理空穴对的氧化还原机理纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第十八页，共69页TiO2光催化主要反应步骤光催化主要反应步骤捕捕获获导导带带电电子子生生成成Ti3+ hv复复合合 价价带带空空穴穴诱诱发发氧氧化化反反应应捕捕获获价价带带空空穴穴生生成成Titanol基基团团导导带带电电子子诱诱

13、发发还还原原反反应应纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第十九页，共69页TiO2光催化反应基本原理及主要基元反应步骤光催化反应基本原理及主要基元反应步骤 纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第二十页，共69页光催化反应类型光催化反应类型u反应物被光激发后，在催化剂作用下引起的催化反应反应物被光激发后，在催化剂作用下引起的催化反应(催化的光反应催化的光反应)：u由激发的催化剂由激发的催化剂K*所引起的催化反应（敏化的光反应）所引起的催化反应（敏化的光反应）u催化剂和反应物有很强的相互作用，如生成配合物，后者再经激催化剂和反应物有很强的相互作用，如生成配合物，后者再经激发进行的催化反应（一般为均

14、相反应）发进行的催化反应（一般为均相反应）u在经多次激发后的催化剂作用下引发的催化反应（催化剂的光调节）在经多次激发后的催化剂作用下引发的催化反应（催化剂的光调节）u光催化氧化光催化氧化-还原反应还原反应A+ hvA*A* +K(AK)*B + KK+hvK*K*+A(AK)*B+KA+A KA K+hv(A K )*B+KK纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第二十一页，共69页 TiO2光催化活性的光催化的影响因素光催化活性的光催化的影响因素lTiO2晶体结构的影响晶体结构的影响 在在 TiO2的三种晶型锐钛矿、金红石和板钛矿中，锐钛矿表现出较高的活性，的三种晶型锐钛矿、金红石和板钛矿中，

15、锐钛矿表现出较高的活性，原因如下：原因如下：纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第二十二页，共69页lTiO2表面结构的影响表面结构的影响 光催化过程主要在催化剂表面发生，对于单纯的光催化过程主要在催化剂表面发生，对于单纯的TiO2光催化剂，影响其光催化剂，影响其光催化活性的表面性质如下光催化活性的表面性质如下： 纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第二十三页，共69页l催化剂颗粒直径的影响催化剂颗粒直径的影响 催化剂粒子的粒径越小，单位质量的粒子数越多，比表面积越大，催化催化剂粒子的粒径越小，单位质量的粒子数越多，比表面积越大，催化活性越高；但比表面积的增大，意味着复合中心的增多，如果当复合

16、反应活性越高；但比表面积的增大，意味着复合中心的增多，如果当复合反应起主导作用的时候，粒径的减小会导致活性的降低。起主导作用的时候，粒径的减小会导致活性的降低。 当粒径在当粒径在110nm级时会产生量子效应。级时会产生量子效应。半导体禁带明显变宽，电子空穴对的氧化半导体禁带明显变宽，电子空穴对的氧化能力增强。能力增强。 半导体电荷迁移速率增加，电子与空穴的复半导体电荷迁移速率增加，电子与空穴的复合几率降低。合几率降低。活性增大活性增大纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第二十四页，共69页l溶液溶液pH值的影响值的影响 TiO2在水中的零电点（电荷为零的点）为在水中的零电点（电荷为零的点）为p

17、H=6.25当当溶溶液液pH值值较较高高时，时，由由于于OH-的的存存在，在，TiO2表表面面带带负负电电荷，荷，有有利利于于光光生生空空穴穴向向表表面面迁迁移移对于不同的物质光催化降解有不同的最佳pH值，而且对于降解的影响非常显著实践证明，在pH=39时，TiO2通常具有较好的催化活性纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第二十五页，共69页l其他影响因素其他影响因素 除了前面提过的影响因素外，外加氧化剂、光源、光强、反应液中的盐除了前面提过的影响因素外，外加氧化剂、光源、光强、反应液中的盐等外界条件都可以对等外界条件都可以对TiO2的光催化活性产生一定的影响。的光催化活性产生一定的影响。纳米

18、TiO2光催化剂简介现在学习的是第二十六页，共69页 提高提高TiO2光催化活性的途径光催化活性的途径 目前的目前的TiO2光催化剂存在两个问题：光催化剂存在两个问题： 量子效率低量子效率低 太阳能利用率低太阳能利用率低解决方法：解决方法：贵金属沉积贵金属沉积复合半导体复合半导体离子掺杂修饰离子掺杂修饰表面光敏化表面光敏化 表面还原处理表面还原处理表面鳌合及衍生作用表面鳌合及衍生作用超强酸化超强酸化纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第二十七页，共69页l贵金属沉积贵金属沉积沉积沉积Ag后的后的TiO2光催化性能光催化性能 光生电子在Ag岛上富集，光生空穴向TiO2晶粒表面迁移，这样行成的微电

19、池促进了光生电子和空穴的分离，提高了光催化效率。 纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第二十八页，共69页l复合半导体复合半导体 偶合型复合半导体电荷分离示意图偶合型复合半导体电荷分离示意图 SnO2TiO2电子转移过程示意图电子转移过程示意图 纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第二十九页，共69页l离子掺杂修饰离子掺杂修饰 掺杂离子提高掺杂离子提高TiO2光催化效率的机制可以概括为以下几个方面：光催化效率的机制可以概括为以下几个方面：纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第三十页，共69页 氮掺杂的二氧化钛带隙结构氮掺杂的二氧化钛带隙结构 纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第三十一页，共6

20、9页l表面光敏化表面光敏化 S*ShvCBVB一AVBCBCBVBASAS一 光敏化的作用机理光敏化的作用机理敏化剂激发后电子转移敏化剂激发后电子转移电子转移给受体电子转移给受体催化剂再生催化剂再生纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第三十二页，共69页l表面还原处理表面还原处理一方面，随着一方面，随着TiO2表面表面Ti3+位的增多，位的增多，TiO2的费米能级升高，界面势垒增的费米能级升高，界面势垒增大，减少了电子在表面的积累及与空穴的进一步复合大，减少了电子在表面的积累及与空穴的进一步复合另一方面，在另一方面，在TiO2表面，表面，Ti3+通过吸附分子氧，也形成了捕获光生电子通过吸附分子

21、氧，也形成了捕获光生电子的部位的部位 对于对于TiO2光催化反应，电子向分子氧的转移是光催化氧化反应的光催化反应，电子向分子氧的转移是光催化氧化反应的速度限制步骤，故表面速度限制步骤，故表面Ti3+数量越多，越有利于电子向分子氧的转移。数量越多，越有利于电子向分子氧的转移。纳米TiO2光催化剂简介 TiO2表面具有钛羟基结构，他是捕获光生电子和空穴的浅势阱。与钛羟表面具有钛羟基结构，他是捕获光生电子和空穴的浅势阱。与钛羟基相比，基相比，Ti3+是一种更有效的光生电子界面转移部位。是一种更有效的光生电子界面转移部位。现在学习的是第三十三页，共69页l表面螯合及衍生作用表面螯合及衍生作用 表面衍生

22、作用及金属氧化物在表面衍生作用及金属氧化物在TiO2表面的螯合可进一步改善界表面的螯合可进一步改善界面电子传递效果，进而影响面电子传递效果，进而影响TiO2光催化活性。光催化活性。1.可有效延长光生电子可有效延长光生电子-空穴的复合时间。空穴的复合时间。2.能造成光催化剂能造成光催化剂TiO2的导带向更负方向移动。的导带向更负方向移动。l超强酸化超强酸化 增强催化剂表面酸性是提高光催化效率的一条新途径。增强催化剂表面酸性是提高光催化效率的一条新途径。 一方面，通过二氧化钛的一方面，通过二氧化钛的SO42-表面修饰（超强酸化），使催化剂表面修饰（超强酸化），使催化剂结构明显改善，有效地抑制了晶相

23、转变，使得具有高光催化活性的锐结构明显改善，有效地抑制了晶相转变，使得具有高光催化活性的锐钛矿含量增加、晶粒度变小、比表面积增大、表面氧缺陷位增加。钛矿含量增加、晶粒度变小、比表面积增大、表面氧缺陷位增加。 另一方面，另一方面，SO42-/TiO2超强酸催化剂表面由于受到超强酸催化剂表面由于受到SO42-诱导的相邻诱导的相邻L酸中酸中心和心和B酸中心组成了基团协同作用的超强酸中心增大了表面酸量及氧的吸附酸中心组成了基团协同作用的超强酸中心增大了表面酸量及氧的吸附量。量。纳米TiO2光催化剂简介现在学习的是第三十四页，共69页纳米TiO2的制备现在学习的是第三十五页，共69页 制备方法制备方法

24、优点优点 不足不足 液相沉淀法液相沉淀法粒径小，原料便宜易得粒径小，原料便宜易得工艺流程长、废液多、工艺流程长、废液多、产物损失较大，纯度低产物损失较大，纯度低 溶胶溶胶-凝胶法凝胶法粒径小，分布窄，晶型为锐钛粒径小，分布窄，晶型为锐钛矿型，纯度高，热稳定性好矿型，纯度高，热稳定性好有机溶剂来控制水解速有机溶剂来控制水解速度，致使成本较高度，致使成本较高 醇盐水解法醇盐水解法常温进行，设备简单，能耗少，常温进行，设备简单，能耗少，纯度高纯度高大量有机溶剂来控制水大量有机溶剂来控制水解速度解速度,致使成本较高致使成本较高 微乳液法微乳液法可有效控制可有效控制TiO2颗粒的尺寸颗粒的尺寸 易团聚易

25、团聚 水热法水热法晶粒完整，粒径小，分布均匀，晶粒完整，粒径小，分布均匀，原料要求不高，成本相对较低原料要求不高，成本相对较低反应条件为高温、高压，反应条件为高温、高压，材质要求高材质要求高液相法液相法纳米TiO2的制备现在学习的是第三十六页，共69页 l液相沉淀法液相沉淀法传统的方法（前躯体：传统的方法（前躯体：TiCl4,Ti(SO4)2）改进后的方法改进后的方法(前躯体：前躯体：TiOCl2不加碱性沉淀剂不加碱性沉淀剂)TiOCl2 水溶液水溶液65 以下水解以下水解100 左右水解左右水解白色晶型沉淀白色晶型沉淀白色晶型沉淀白色晶型沉淀加热干燥加热干燥加热干燥加热干燥金红石型纳米金红石

26、型纳米TiO2粉体粉体锐钛矿型纳米锐钛矿型纳米TiO2粉体粉体无定形的无定形的Ti(OH)4TiCl4或或Ti(SO4)2过滤过滤洗洗涤涤干燥干燥600煅烧煅烧锐钛矿锐钛矿型型TiO2800800煅烧煅烧金红石型金红石型TiO2氨水氨水,NaOH, (NH4)2CO3 纳米TiO2的制备现在学习的是第三十七页，共69页l溶胶溶胶-凝胶法凝胶法(Sol-Gel) (前驱体前驱体(TNB)纳米TiO2的制备现在学习的是第三十八页，共69页l醇盐水解沉淀法醇盐水解沉淀法(前驱体前驱体(TNB)醇盐水解法合成醇盐水解法合成TiO2的工艺流程图的工艺流程图纳米TiO2的制备现在学习的是第三十九页，共69

27、页l水热法水热法1. 前驱体前驱体:（TNB , NaOH 调整调整pH)纳米TiO2的制备现在学习的是第四十页，共69页2.前驱体前驱体:TNB,尿素水解尿素水解纳米TiO2的制备现在学习的是第四十一页，共69页3.前驱体前驱体:TiCl4，NaOH 调整调整pH2mTiCl410mlC2H5OH A NaOH 1,3,5,7mlBHydrothermal reactor White TiO2powerCentrifugalLavationDryingCool180 ,8h纳米TiO2的制备现在学习的是第四十二页，共69页l微乳液法前驱体前驱体:TiCl4,NaOH，HCl调整调整pH洗涤洗

28、涤干燥干燥 白色白色TiO2粉末粉末混合混合超声超声透明溶液透明溶液A混合混合超声超声透明溶液透明溶液B 混合混合 ,调整调整pH反应釜反应釜180 ,8h冷却冷却离心离心16.8ml 正庚烷正庚烷 2.7ml 正己醇正己醇1.5g CTAB 1.8 ml TiCl4溶液溶液 16.8ml 正庚烷正庚烷 1.5gCTAB 2.7ml 正己醇正己醇纳米TiO2的制备现在学习的是第四十三页，共69页小结：小结： 通过对各种方法制备出的纳米通过对各种方法制备出的纳米TiO2对比，发现采用溶胶凝胶法制备的对比，发现采用溶胶凝胶法制备的纳米纳米TiO2具有粒径小，分布窄，晶型为锐钛矿型，纯度高，热稳定具

29、有粒径小，分布窄，晶型为锐钛矿型，纯度高，热稳定性好，产率较高等优点，是一种非常具有发展潜力的合成方法。是性好，产率较高等优点，是一种非常具有发展潜力的合成方法。是有可能应用于工业生产的合成纳米材料的方法。有可能应用于工业生产的合成纳米材料的方法。纳米TiO2的制备现在学习的是第四十四页，共69页掺杂型纳米掺杂型纳米TiO2的制备的制备l水热法（掺杂水热法（掺杂Au）纳米TiO2的制备现在学习的是第四十五页，共69页l微乳液法（掺稀土元素）微乳液法（掺稀土元素）纳米TiO2的制备现在学习的是第四十六页，共69页l溶胶溶胶-凝胶法凝胶法(掺杂过渡金属掺杂过渡金属)纳米TiO2的制备现在学习的是第

30、四十七页，共69页纳米纳米TiO2光催化剂的负载光催化剂的负载 由于粉体的纳米由于粉体的纳米TiO2过程中存在着使用和回收不便的问题，在过程中存在着使用和回收不便的问题，在实际的应用中很难利用，因此需要对实际的应用中很难利用，因此需要对TiO2进行负载，以便在实际中进行负载，以便在实际中得到很好的应用。得到很好的应用。纳米TiO2的制备现在学习的是第四十八页，共69页l浸渍法浸渍法（载体为石棉绳、沸石、分子筛（载体为石棉绳、沸石、分子筛）石石棉棉绳绳 沸沸石石分分子子筛筛100 干干燥燥纳纳米米TiO2溶溶胶胶浸浸泡泡2h,除除乙乙醇醇灼灼烧烧,600 8h负负载载型型纳纳 米米TiO2催催化

31、化性性能能 测测定定24h纳米TiO2的制备现在学习的是第四十九页，共69页纳米TiO2光催化剂的表征XRD溶胶溶胶- -凝胶法凝胶法现在学习的是第五十页，共69页晶粒直径计算晶粒直径计算BBKtcosScherrers FormulaK =0.89= 0.154178nmB = 0.564*/180 = 0.00984 t = 0.89* / (B Cos B) = 0.89* 0.154178nm / 0.00984 * Cos (25.337/2) = 13.9nmK：谢乐常数：谢乐常数B：衍射峰值半高宽的宽化程：衍射峰值半高宽的宽化程度度纳米TiO2光催化剂的表征现在学习的是第五十一页

32、，共69页FE-SEM images of Fe/Ce co-doped TiO2 energy spectrum for Fe/Ce co-doped TiO2 纳米TiO2光催化剂的表征现在学习的是第五十二页，共69页纳米TiO2光催化剂的表征 adsorption/desorption curves and pore diameter/pore volume curves for TiO2 and Fe/Ce co-doped TiO2 现在学习的是第五十三页，共69页催化性能的测试催化性能的测试03060901201501802100510152025 Undoped TiO2 2%

33、Cr/TiO2 10% Pd/TiO2 10% RE/TiO2 Concentration / mg/LTime / min降解苯酚降解苯酚现在学习的是第五十四页，共69页降解甲醛（分子筛负载）降解甲醛（分子筛负载）510152025305060708090100 Degradation of formaldehyde by photocatalyst I at different times Degradation efficiency/%t/h510152025305060708090100 Degradation of formaldehyde by photocatalyst I at

34、 different times Degradation efficiency/%t/h510152025305060708090100 Degradation of formaldehyde by photocatalyst I at different times Degradation efficiency/%t/hfigure 4.3催化性能的测试催化性能的测试现在学习的是第五十五页，共69页纳米纳米TiO2的应用的应用现在学习的是第五十六页，共69页纳米纳米TiO2的应用的应用现在学习的是第五十七页，共69页环保方面的应用环保方面的应用A .无机污染物的光催化氧化还原无机污染物的光催

35、化氧化还原光催化能够解决光催化能够解决Cr6+、Hg2+、Pd2+等重金属离子的污染等重金属离子的污染光催化还可分解转化其它无机污染物，如光催化还可分解转化其它无机污染物，如CN-、NO2-、H2S、SO2、NOx等等B.有机化合物的光催化降解有机化合物的光催化降解有机物有机物催化剂催化剂 光源光源 光解产物光解产物烃烃TiO2紫外紫外CO2，H2O卤代烃卤代烃TiO2紫外紫外HCl，CO2，H2O羧酸羧酸TiO2紫外，氙灯紫外，氙灯CO，H2，烷烃，醇，酮酸，烷烃，醇，酮酸表面活性剂表面活性剂TiO2日光灯日光灯CO2，SO32-染料染料TiO2紫外紫外CO2，H2O，无机离子，中间物，无机

36、离子，中间物含氮有机物含氮有机物TiO2紫外紫外CO32-，NO3-，NH4+，PO43-，F-等等有机磷杀虫剂有机磷杀虫剂TiO2紫外，太阳光紫外，太阳光Cr，PO43-，CO2纳米纳米TiO2的应用的应用现在学习的是第五十八页，共69页卫生保健方面的应用卫生保健方面的应用灭杀细菌和病毒灭杀细菌和病毒 可以用于生活用水的杀菌消毒；负载可以用于生活用水的杀菌消毒；负载TiO2光催化剂的玻璃，陶光催化剂的玻璃，陶瓷等是医院、宾馆、家庭等各种卫生设施抗菌除臭的理想材料。瓷等是医院、宾馆、家庭等各种卫生设施抗菌除臭的理想材料。 TiO2光催化剂杀菌的特点光催化剂杀菌的特点纳米纳米TiO2的应用的应用

37、现在学习的是第五十九页，共69页使某些癌细胞失活使某些癌细胞失活 TiO2表面修饰血卟啉（表面修饰血卟啉（Hp，hematioporphyrin），通过有选择地局部），通过有选择地局部或局域注射微粒到瘤内，随后用光导纤维传导紫外光集中照射瘤组织体，或局域注射微粒到瘤内，随后用光导纤维传导紫外光集中照射瘤组织体，光激发光激发TiO2颗粒表面生成强活性的反应氧类（颗粒表面生成强活性的反应氧类（OH和和H2O2）直接渗透进入瘤组）直接渗透进入瘤组织体，而杀死瘤组织体内的恶性细胞织体，而杀死瘤组织体内的恶性细胞TiO2粉体粉体癌细胞癌细胞 光纤光纤人眼人眼紫外光紫外光Fujishaima 等设计的癌细

38、胞光催化杀灭治疗装置等设计的癌细胞光催化杀灭治疗装置纳米纳米TiO2的应用的应用现在学习的是第六十页，共69页光照前光照前 光照后光照后在小鼠的癌变部位注入纳米在小鼠的癌变部位注入纳米TiO2纳米纳米TiO2的应用的应用1.注入部位注入部位 2.未注入未注入现在学习的是第六十一页，共69页防结雾和自清洁涂层方面的应用防结雾和自清洁涂层方面的应用l 在紫外光照射下，水在氧化在紫外光照射下，水在氧化钛薄膜上完全浸润。因此，在钛薄膜上完全浸润。因此，在浴室镜面、汽车玻璃及后视镜浴室镜面、汽车玻璃及后视镜等表面涂覆一层氧化钛可以起等表面涂覆一层氧化钛可以起到防结雾的作用到防结雾的作用 防雾作用防雾作用

39、纳米纳米TiO2的应用的应用现在学习的是第六十二页，共69页l在窗玻璃、建筑物的外墙砖、高速公路的护栏、路灯等表面涂覆一层氧在窗玻璃、建筑物的外墙砖、高速公路的护栏、路灯等表面涂覆一层氧化钛薄膜，利用氧化钛在太阳光照射下产生的的强氧化能力和超亲水性，化钛薄膜，利用氧化钛在太阳光照射下产生的的强氧化能力和超亲水性，可以实现表面自清洁。可以实现表面自清洁。TiO2薄膜薄膜有机污垢有机污垢无机污垢无机污垢CO2 H2O纳米纳米TiO2的应用的应用现在学习的是第六十三页，共69页光催化合成反应光催化合成反应(1)还原氢转移反应还原氢转移反应(2)还原羧酸化反应还原羧酸化反应(3)氧化反应氧化反应(4)复合氧化还原反应复合氧化还原反应RCOOH+ 2AgFRF +