TiO光催化活性的研究进展.pdf

256 功 能 材 料 2004 年增刊 （35 ）卷 TiO2 光催化活性的研究进展 ∗ 熊建裕，乔学亮，陈建国，张继国 (华中科技大学 模具技术国家重点实验室，表面实验室，湖北 武汉 430074) 摘 要：综合国内外有关文献，介绍了近年来为提高 收，光催化活性很低[3] 。纳米TiO2 粉体有着更高的光 TiO2 光催化活性所进行的研究工作，包括 TiO2 晶粒 催化活性，这主要是由以下两个方面的原因所致[2] ： 尺寸、晶型对其光催化活性的影响等方面的基础研 （1）纳米半导体粒子具有的尺寸量子效应使其 究，以及表面金属沉积、金属离子掺杂、半导体复合、 导带和价带能级变成为分离的能级，能隙变宽，导带 表面强酸处理、半导体表面光敏化等修饰方法对TiO2 电位变得更负，而价带电位变得更正。这意味着纳米 的改性研究。 半导体粒子获得了更强的还原及氧化能力，从而提高 关键词：TiO2 ；光催化活性；修饰 了其光催化活性。 中图分类号：O643 文献标识码：A （2 ）对于纳米半导体粒子而言，其粒径通常小 文章编号：1001-9731 （2004 ）增刊-0256-04 于空间电荷层的厚度。在此情况下，空间电荷层的任 何影响都可忽略，光生载流子可通过简单的扩散从粒 1 引 言 子的内部迁移至粒子表面。因此，粒径较小时，电子 与空穴的复合几率小，电荷分离效果好，从而使得光 1972 年，Fuji shima 和Honda[1]在《Nature 》杂志 催化活性提高。 上发表了有关在 TiO2 电极上光分解水的论文，从此 孙奉玉等[4]研究了不同晶粒尺寸纳米 TiO2 的光 半导体光催化氧化研究引起了国内外学者的广泛关 催化活性，发现晶粒尺寸从 30nm 减小到 10nm 时, 注。光催化氧化反应是一种深度的氧化过程，该过程 TiO2 光催化降解苯酚的活性提高了近45% 。当晶粒尺 能使有害物质完全分解，不产生二次污染，能达到消 寸小于 16nm 时，TiO2 半导体具有明显的尺寸量子效 毒、脱色、去臭的目的。文献表明[2] ，用作光催化剂 应。 的半导体 （包括TiO 、ZnO 、CdS、WO 、SnO 及α 2 3 2 但是有研究结果[5]表明：TiO2 晶粒尺寸的减小对 -Fe O 等）的光催化氧化能力与其能级结构有关：禁 2 3 其光催化活性产生了负效应。对于这种情况的出现， 带宽度越大，光催化氧化能力越强，光催化活性越高。 一种可能的解释是：纳米 TiO2 晶粒尺寸越小，其比 从禁带能级来看，用作光催化剂的半导体光催化活性 表面积就越大，对水及羟基的吸附性能越强，会吸附 顺序为 TiO ＞ZnO ＞WO 。又由于TiO 具有化学性 2