金属离子掺杂与贵金属沉积对TiO2光催化性能的影响研究

谷向明(河北农业大学（渤海校区），河北 沧州 061100)

随着科学技术的进步、城市化进程的加快，环境污染的问题也变得越来越严重。Ti02 的出现给人们带来了一线的生机。Ti02 的光催化作用已经的到了许多环境保护领域研究者的认可与赞赏。但是Ti02 在环境保护方面还是受到种种因素的制约而不能发挥出最大的效能。于是，研究者发现金属离子掺杂和贵金属沉积对提高Ti02 的光化学性能有很大的帮助作用。因此，我们今天就从金属离子掺杂对Ti02光催化性能的影响、贵金属沉积对Ti02光催化性能的影响两个方面研究一下金属离子掺杂和贵金属沉积对Ti02光催化性能的影响

1 金属离子掺杂对Ti02光催化性能的影响

1.1 碱金属离子掺杂

我们今天所提到的Ti02 基本上都是锐钛矿和金红石的混晶。而且这两种物质合成的Ti02 具有很高的光催化效能。因此，受到了社会各界的青睐。但是在锐钛矿和金红石相互转变的过程中会产生较大的温度，这样的高温会在很大程度上影响到Ti02的光催化效能。为了有效的降低在转化过程中的温度，我们可以利用碱金属离子的掺杂来实现。

1.2 稀土离子掺杂

如果我们将稀土离子一物理或者是化学的方式引入到Ti02 中去的话，就可以有效的改变Ti02 的密度分布、形成的缺陷以及晶体的类型。从而影响到其分布状况和能带结构，最终提高Ti02的光催化效能。

比如说陈恩伟等人就利用稀土元素中的镧系离子掺杂来研究对Ti02 的影响，通过研究我们发现用镧系离子掺杂的Ti02，在光照作用否认反应下，至少会有百分之八十五的咪磋被降解掉，而没有掺杂镧系离子时只会有白费之五十的咪磋被降解掉，实验表明镧系离子的掺杂可以有效的改善Ti02的光催化效能，为环境保护起到很大的作用。

通过以上两种金属离子掺杂的实例，我们不难发现金属离子参杂确实对提高Ti02 的光催化效能有很大的帮助作用。实际上金属离子掺杂不仅仅只有以上的两种，另外还有过渡金属离子和贵金属离子的掺杂。这些金属离子的掺杂都对提高Ti02的光催化效能有很大的帮助作用。

2 贵金属沉积对Ti02光催化性能的影响

2.1 金属沉积的方法

贵金属的沉积可以采用普通亲浸渍还原法，也就是说将Ti02浸泡在含有贵金属的溶液当中，然后在惰性气体的保护作用下进行高温还原。此外，我们还可以采用光还原法，也就是说将Ti02 浸泡在贵金属盐和吸收有机物如甲醇、乙酸等溶液中，然后再利用紫外光照射将贵金属还原而沉积在半导体表面。

2.2 贵金属沉积对Ti02光催化效应的影响

贵金属沉积对Ti02 光催化效应的作用有两个方面。第一个就是可以影响Ti02 的能带结构。第二点就是影响了Ti02 氧化还原反应过程。通过研究我们发现贵金属可以有效的提高Ti02 的光催化还原活性的机制。这是由于贵金属在Ti02 表面的担载，光生电子向贵金属流动，贵金属捕获的光形成较强的流动性，可以迅速的向Ti02 的表面传递，从而减少了光生电子在Ti02 体相内部的复合机率，生成较多活性中心的表相Ti02，这也正是贵金属沉积为何会影响Ti02光催化效应的原因。

贵金属的沉积之所以可以改善Ti02的光催化效应，是因为贵金属和Ti02之间具有不同的费米等级，一般情况下贵金属的要高于Ti02的，所以当两者相遇时，电子就会自动转移，从费米等级高的Ti02转向的的贵金属，直到二者可以互相匹配。

3 结语

随着科学技术的进步、城市化进程的加快，环境污染的问题也变得越来越严重。Ti02 的出现给人们带来了一线的生机。这种物质具有价格低廉、无毒、高稳定性、高效率等等的特点，因此Ti02成为了当今最有潜力的光催化材料。Ti02的光催化作用已经的到了许多环境保护领域研究者的认可与赞赏。但是Ti02 在环境保护方面还是受到种种因素的制约而不能发挥出最大的效能，比如Ti02 由于只能被波长较短的紫外线激发，在很大的程度上限制住了它的应用范围。于是，研究者发现金属离子掺杂和贵金属沉积对提高Ti02 的光化学性能有很大的帮助作用。因此，我们今天就从金属离子掺杂对Ti02光催化性能的影响、贵金属沉积对Ti02光催化性能的影响两个方面研究一下金属离子掺杂和贵金属沉积对Ti02 光催化性能的影响。

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