1、简述离子掺杂的基本原理?

掺杂二氧化钛的研究进展二氧化钛作为一种非常重要的半导体材料，在太阳能光解水、污水处理、空气净化等方面有着重要的应用前景。但由于其禁带宽度只有3.2eV，要使二氧化钛激发产生电子-空穴对时需要用紫外线光进行照射，而紫外光只占到太阳光的5％左右，其电荷载流子复合速率非常快，所以二氧化钛在太阳光下对污染物的降解效率并不高，从而限制了二氧化钛光学材料的广泛应用。大量研究实验证明，通过掺杂可有效提高二氧化钛的辐射吸收特性，拓宽其光响应范围。64351目前，对于二氧化钛掺杂物质很多，大体可分为非金属掺杂和金属掺杂。1 非金属掺杂二氧化钛的研究进展 2001年，R．Asahi等在二氧化钛非金属物质掺杂方面的研究取得突破性进展，使二氧化钛对可见下辐射吸收特性方面的研究向前迈进了大大的一步，并使得非金属物质掺杂(如N、C、S、F等)成为目前二氧化钛半导体掺杂领域研究的重要方向[8]。1 非金属掺杂对二氧化钛辐射吸收特性的影响由于二氧化钛(锐钛矿)存在较宽的带隙，从而大大地限制了其在可见光照射环境下的应用。而非金属物质(N、C、S、F等)掺杂二氧化钛后，二氧化钛的电子结构发生了改变，改善了二氧化钛材料的辐射吸收特性，从而增强其对可见光的利用率，使掺杂二氧化钛在可见光辐射下能够显著降解有机污染物，也使掺杂二氧化钛在可见光辐射下能够产生明显的光生电流，并具有一定的超亲水性。 非金属掺杂主要分为两种方式：①非金属原子取代TiO2中的氧原子；②非金属原子进入TiO2晶格间隙。掺杂的非金属一般是N、C、S、F等。有文献提到：C 、S可以作为阴离子被掺杂进入TiO2晶胞中，可以认为这种掺杂是取代了TiO2中的氧原子，掺杂后的TiO2在可见光范围的吸收率得到显著提高，而且其可见光辐射吸收特性明显增强。另外，Ohno等报道C、S也能够以阳离子的形式掺杂进TiO2结构中，他们发现阳离子掺杂的TiO2辐射吸收特性比以阴离子形式掺杂的辐射吸收特性变化更加显著[9]。论文网 R．Asahi等利用在N2／Ar气氛下TiO2为靶溅射形成薄膜，然后在N2气氛中在550℃下退火4h，可以得到锐钛矿和金红石两种混合晶型的掺氮TiO2薄膜，由光学吸收谱可以看出，掺氮TiO2对可见光表现出显著吸收性能，经过测试可以发现掺氮后的样品对MB和乙醛气体都表现出明显的可见光学特性，而掺氮对紫外光(UV)辐射下的辐射吸收特性没有明显的影响[8]。由此可见，掺氮TiO2相对于未掺氮TiO2表现出更好的光电响应性能。2 非金属掺杂二氧化钛存在的问题 尽管非金属物质掺杂TiO2可以显著改善其对可见光的辐射吸收特性，但要能够在工程中得到实际应用还有许多问题需要进一步研究。例如，对于非金属掺杂对TiO2热稳定性的影响的研究比较少。另外，由于非金属物质掺杂往往伴随着氧空位产生，而氧空位对掺杂TiO2辐射吸收特性的影响到底如何也没有得到准确的认识。再者，对于其它非金属物质(如C、S、F等)掺杂如何影响TiO2的电子结构的研究还比较少，需要更进一步的研究。此外，TiO2作为一种半导体材料，非金属物质掺杂改变其电子结构将意着其半导体特性也可能发生改变，而且目前对这种特性的改变带来的后果也没有深入的研究，也正因为这种改变的存在，非金属物质掺杂也可能为TiO2在传感器、电致变色器件等领域获得全新的使用价值[10]。2 金属掺杂二氧化钛的研究进展 金属掺杂改变了TiO2的禁带宽度、抑制了电子一空穴的复合，从而提高了TiO2的光、电、磁性能，因此拓宽TiO2在实际生活中应用。金属掺杂的方式有很多，主要分为贵金属掺杂、过渡金属掺杂、稀土金属掺杂等。上一篇：下一篇： 船舶主机遥控系统国内外研究现状 国内外研究现状和参考文献 国内外ROV及声纳成像研究现状 国内外船舶报警延伸系统的发展及研究现状 温度传感器报警系统国内... 窑炉温度控制国内外研究现状 国内外新中式书架座椅研究现状

TiO2的掺杂主要有非金属掺杂、金属掺杂以及共掺杂三类。先选好掺杂源（N掺杂可以为氨水，金属掺杂源为金属盐类，Fe(NO3)3 等），在制备体系时加上一定量即可。下面给出本人做的N掺杂制备具体流程：分别量取10 mL无水乙醇、15 mL去离子水和5 mL氨水，混和均匀后制得A液，另外量取10 mL无水乙醇和6.8 mL钛酸四丁酯（0.02moL）混和均匀后制得B液，磁力搅拌下，将B液逐滴滴入A液中，并控制滴加速度，将形成的混和液转移到以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，控制填充度为80 %，于150℃水热温度下保温8 h。得到的产物用去离子水和无水乙醇离心洗涤数次，经80 ℃真空干燥后制得浅黄色纳米掺NTiO2粉末。

ti2o2光催化剂的哪些制备方法纳米二氧化钛的改性方法很多, 近年来,人们主要从以下两个方面入手,提高 TiO2光催化剂的光谱响应范围和光催化效率。其一是通过掺杂等手段降低 TiO2的禁带宽度,增加其吸收波长。主要采用的方法有: 1)掺杂过渡金属: 金属离子掺杂可在半导体表面引入缺陷位置或改变结晶度,成为电子或空穴的陷阱而延长寿命;2)表面光敏化:将光活性化合物化学吸附或物理吸附于催化剂表面从而扩大激发波长范围, 增加光催化反应的效率; 3)表面螯合及衍生作用: 含硫化合物、OH-和乙二胺四乙酸 (EDTA )等螯合剂能影响一些半导体的能带位置,使导带移向更负的位置。其二是加入电子俘获剂,使光生电子和空穴有效分离,降低 e-和 h+的复合速率, 主要采用的方法有: 1)贵金属沉积: TiO2 表面沉积适量的贵金属, 有利于光生电子和空穴的有效分离以及降低还原反应(质子的还原、溶解氧的还原)的超电压, 大大提高了催化剂的活性, 研究最多的为 Pt的沉积, 其次Ag 、Pd和 Nb等金属的掺杂也能降低 TiO2 的带隙能; 2)复合半导体: 不同金属离子的配位及电负性不同而产生过剩电荷, TiO2与半导体复合后增加半导体吸收质子或电子的能力, 从而提高催化剂的活性。在二元复合半导体中, 两种半导体之间的能级差能使电荷有效分离; 3)电子捕获剂: 加入O2、H2O2和过硫酸盐等电子捕获剂, 可以捕获光生电子,降低 e-与 h+的复合几率, 从而提高光催化效率。

氧化锰掺杂铜基多孔电极的原理是提高电化学反应速率和电化学储能性能。具体来说，氧化锰掺杂可以改善电极的电化学表面积和电导率，增强电极的催化活性，促进电化学反应的进行。而铜基多孔电极的多孔结构则可以增加电极的表面积和有效反应区域，提高电极的催化效率和电化学反应速率。因此，将氧化锰掺杂在铜基多孔电极上，可以实现电化学反应的高效催化和储能。

二氧化钛中掺杂铁离子的步骤如下：1、将两性离子短肽溶于水中，振荡使其溶解，调节ph，室温下静置使其自组装，得到两性离子短肽自组装溶液。2、将含有fe3+的化合物、结构导向剂加入到两性离子短肽自组装溶液中，振荡混匀，然后加入二氧化钛前驱体，振荡混匀，室温静置一定时间，使其反应。3、将上述反应产物离心，将离心所得固体在马弗炉中煅烧，得到铁离子掺杂二氧化钛纳米材料。

BaTiO3可用碳酸钡与二氧化钛混合研磨后，挤压成型，于1200℃煅烧制而得。BaCO3+TiO2——BaTiO3+CO2

降低路径扩散的阻力。离子掺杂主要是指在包覆碳层的LiFePO4晶格中掺杂某些导电性好的金属离子，使得降低路径扩散的阻力来使金属离子掺杂。金是一种金属元素，化学符号是Au，原子序数是79。

二氧化钛（TiO2）材料因优秀的光催化性能，应用于化妆品、抗菌除污和催化体系等。1997年，日本科学家藤岛昭等在《自然》上首次报道了常温下紫外照射的TiO2表面发生从疏水到亲水的浸润转变。近年来，许多课题组提出了较多不同的机制解释这一亲疏水转变现象，包括表面氧缺陷、表面水解离产生OH、表面污染物吸附/解离等，但该领域一直存在争议。实际上，该领域有一些基本问题，例如，常温下TiO2表面到底是亲水还是疏水的基本问题，尚不完全清楚。 中国科学院上海高等研究院研究员王春雷、高嶷，联合美国宾夕法尼亚大学教授J. Francisco、复旦大学刘韡韬实验课题组、中科院上海应用物理研究所、中科院理论物理研究所，以TiO2的Rutile晶型110面为例，通过表面和频振动光谱理论计算和实验发现常温下该表面上由于强的TiO2/水的相互作用存在双层有序水，进而基于传统力场+机器学习训练力场的经典分子动力学模拟进一步发现，该有序水导致水层上水滴存在（接触角约25度），即出现了常温不完全浸润的双层有序水现象。这为探究常温TiO2表面浸润性提出了全新机制：TiO2表面自身是超亲水的，但表面吸附的有序水层体现出弱疏水现象。这解决了本征TiO2表面的亲疏水性问题的基本问题。进一步，基于这一新机理，我们可以探索紫外照射TiO2发生从疏水到亲水的浸润转变的机制：表面OH或者氧缺陷会破坏表面有序水层，进而增强表面水层的亲水性。而表面吸附甲酸乙酸分子可以有效的驱替表面水分子，造成表面更加疏水，这解释了该材料在空气中放置时间久以后接触角更大（约45度）的现象。 2009年，王春雷等理论预言了常温下不完全浸润的有序单层水现象（Phys. Rev. Lett., 2009, 103, 137801），提出宏观疏水和微观亲水共存于一个表面即分子尺度亲水性。后续，较多课题组在理论和实验上在不同材料中均发现该现象，如重金属Pt和Pd、氧化物SiO2和Al2O3，以及滑石和羧基自组装单分子层表面等，表明该现象广泛存在。而TiO2体系是该理论的又一实例（但该表面上是双层水结构），并运用该理论解决了领域内长期存在的问题。 相关研究成果发表在Chemical Science上。研究工作得到国家自然基金优秀青年科学基金项目/面上项目、中科院青年科学促进会的支持。 　　

制取金属钛的原料主要为金红石，其中含TiO2大于96%。缺少金红石矿的国家，例如苏联，则采用钛铁矿制成的高钛渣，其中含TiO290%左右。因天然金红石涨价和储量日减，各国都趋向于用钛铁矿制成富钛料，即高钛渣和人造金红石。钛在1791年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。原因在于：钛在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿（精矿），发生下面的化学反应：FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2OFeO+H2SO4 == FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4 ==Fe2(SO4)3+3H2O为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273K以下，使得FeSO4·7H2O（绿矾）作为副产品结晶析出。Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是：Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4锻烧偏钛酸即制得二氧化钛：H2TiO3== TiO2+H2O工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2（或天然的金红石）和炭粉混合加热至1000～1100K，进行氯化处理，并使生成的TiCl4，蒸气冷凝。

制备纳米TiO2的煅烧温度高于450℃,产品的粒度可达到纳米级;纳米TiO2中掺入杂质锰离子,杂质进入了TiO2晶体内部,改性后的产品的光催化能力得到了提高。中国铁合金在线

钛液的水解机理十分复杂，其化学反应式可以简单规纳如下：　　(1)Ti(SO4)2+H2O→TiOSO4+H2SO4　　(2)TiOSO4+2H2O→H2TiO3↓+H2SO4　　上述化学反应式中(1)式几乎不存在或存在很少，因为当工业生产中的钛液F值小于2.45时，溶液中应该以TiOSO4为主。从理论上来讲只有不含游离酸的中性水溶液中，TiOSO4才会全部水解生成H2TiO3，而实际上不仅钛液中含有大量游离酸，并且在水解过程中还会释放出游离酸，因此钛液的水解产物不仅是H2TiO3,还有TiOSO4。如果把TiOSO4用TiO2·SO3来表示，把H2TiO3用TiO2·H2O来表示，钛液水解的产物实际上是一系列含水并呀附一定量SO3二氧化钛胶体凝聚物，其分子式应为TiO2·xH2O·ySO3,因此正确的名称应是水合二氧化钛，其中TiO2、H2O、SO3之间的关系，即x和y的数值要视水解条件、溶液中F值的高低而不同。　　由于氢氧化钛具有两性特征，且偏酸性，故可称为钛酸，其中Ti(OH)4称为a钛酸或正钛酸；TiO(OH)2则称为β钛酸或偏钛酸，通常人们为了记忆和书写的方便，习惯上总把水合二氧化钛称为偏钛酸，并书写成H2TiO3。　　钛液水解所生成的水合二氧化钛中的H2O和SO3,不是以化合状态与二氧化钛化学结合在一起的，而是以一种非常牢固的吸附作用而结合在一起，用水洗涤的方法很难全部除干净，工业上可以采取加热煅烧的办法，一般SO3在700℃时即可除掉。水合二氧化钛胶体具有很大的表面积，利用水合二氧化钛的这种强烈地吸附作用，有人曾用偏钛酸来吸附海水中的铀，或用它吸附金属杂质离子的能力来净化其他溶液，如在钛白粉生产中就可以用偏钛酸来吸附硫酸铝溶液中的铁，用它净化后的硫酸铝溶液用于二氧化钛的表面处理。

聚合物掺杂时二氧化钛的晶型对它有影响TiO2的晶型对催化活性具有重要作用。其晶型有三种：锐态矿（auatase）、金红石（rutile）和板态矿（brookite）。其中板钛矿不稳定，锐钛矿型TiO2晶格中含有较多的缺陷和缺位，从而产生较多的氧空位来捕获电子，所以具有较高的活性；金红石型TiO2是最稳定的晶型结构形式，具有较好的晶化态，缺陷少，导致电子和空穴容易复合，几乎没有光催化活性

（1）电解时，阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-，阳极上是氧离子失电子发生氧化反应产生氧气，电极反应为：2O2--4e-=O2，故答案为：2O2--4e-=O2；（2）由于电解过程中，电解槽的阳极产生氧气，碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少，所以电解过程中需定期向电解槽池中加入炭块，故答案为：碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少；（3）TiO2（s）+2Cl2（g）?TiCl4（1）+O2（g）△H=+151kJ/mol该反应中，反应物有2mol气体，生成物只有1mol气体，△S＜0，又△H＞0，则△H-T△S＞0，故反应不能自发进行，故答案为：该反应的△H＞0，△S＜0，反应难以自发进行；（4）已知：①TiO2（s）+2Cl2（g）?TiCl4（l）+O2（g）△H=+151kJ?mol-1②C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-394kJ?mol-1据盖斯定律，①+②得：TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）△H=+151kJ?mol-1-394kJ?mol-1=-243KJ?mol-1，故答案为：-243KJ?mol-1；（5）在反应TiO2（s）+2Cl2（g）?TiCl4（l）+O2（g）中，加入C能和O2反应C（s）+O2（g）=CO2（g），降低了O2的浓度，平衡正向移动，反应就可以进行了，故答案为：TiO2（s）+2Cl2（g）?TiCl4（1）+O2（g） 碳与氧气反应，减小了产物O2（g）的浓度，平衡向正反应方向移动，使反应能顺利进行．

优点：1、合适的能带电位 2、高化学稳定性 3、无毒无害 4、较高的光电转换效率 5、低成本 6、高活性缺点：无可见光吸收

句好好果

半导体在掺杂之后，可分为N型和P型半导体；在掺入5价的元素，使其中的电子远大于空穴，电子是载流子；而P型半导体是掺入3价元素，空穴是载流子。

本发明涉及环境催化技术领域，具体涉及一种钒钛氧化物催化剂及其制备方法和用途，特别涉及一种硅掺杂的钒钛氧化物催化剂及其制备方法和用途。背景技术：氮氧化物(nox)是现今大气中的主要污染物之一，其引发的光化学烟雾、酸雨、温室效应和臭氧层破坏等环境问题以及其生物呼吸毒性对生态环境和人类健康造成了巨大的危害。因此，如何有效去除nox成为当今环境保护的重点课题。在富氧条件下以nh3为还原剂在催化剂的作用下选择性还原nox生成无毒无害的n2和h2o，即nh3/urea-scr技术，是去除固定源nox和移动源nox最为有效的技术之一。将nh3-scr技术应用于固定源nox的催化去除是20世纪70年代在日本首先发展起来的，并在美国以及欧洲等国家和地区被广泛应用。移动源nox催化去除过程中，由于配备nh3储罐存在一定的危险性，大规模实际应用的脱硝技术是urea-scr技术，即将还原剂nh3更换成安全性更高的尿素溶液，其nox去除原理与nh3-scr技术基本相同，只是增加了尿素的水解过程。为了满足日益严格的nox排放法规，国外众多汽车以及发动机制造企业已经大力开展了urea-scr系统的应用化研究并开始了产品化。目前，几乎所有欧洲载货汽车制造商均采用了urea-scr技术来减少载货汽车尾气中的nox排放。针对我国目前柴油车保有量中以重型柴油车为主的现实，考虑到目前的燃油品质与后处理技术水准，以scr为主的组合技术来满足排放控制标准非常适合我国的国情，国内众多企业也开始采用urea-scr技术进行尾气脱硝。可见，nh3/urea-scr技术广泛应用于柴油车尾气的nox去除已经是大势所趋。催化剂体系是整个nh3-scr技术的核心和关键。传统的钒基催化剂体系在固定源燃煤烟气脱硝领域已经工业化应用40多年，是nh3-scr催化剂中的经典体系，并且已经作为欧洲第一代柴油车用scr催化剂得到了实际应用。在国内，鉴于柴油车国iv阶段排放标准的全面实施，开发满足nox净化效率的urea-scr体系及其配套设备势在必行，研究和应用都最为成熟的钒基催化剂成为现阶段的首选。此外，针对我国数目众多的内河船用柴油机，其所用燃料多为重油，成分复杂，尤其是硫含量高，能够在高硫含量尾气条件下高效净化nox的scr催化剂体系也非钒基催化剂莫属。因此，针对钒基scr催化剂在实际应用中出现的问题加以改良，开发适合我国国情的高效稳定并可适应复杂工作条件的scr催化剂体系具有重要的现实意义。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种钒钛氧化物催化剂，所述钒钛氧化物催化剂中掺杂有元素si，具有优良的高温热稳定性。为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种钒钛氧化物催化剂，所述钒钛氧化物催化剂中掺杂有元素si。本发明的所述钒钛氧化物催化剂中，元素si与元素v的摩尔比为0.57～28.67，优选为0.57～16，更优选为0.7～27，进一步优选为6～25，更进一步优选为1～14，例如0.7、0.9、1.6、8.9、14.3、15.0、26.7、27.1等。本发明所述的钒钛氧化物催化剂是包含但不限于元素钒和元素钛的氧化物的催化剂，例如还可以包含元素w和/或元素mo等过渡金属的氧化物，所述的钒钛氧化物催化剂是本领域技术人员所熟知的一种催化剂，其各种元素的选择和各元素的比例均可由本领域技术人员根据自己掌握的专业知识进行选择，本领域技术人员同时应该明了，所述的各种过渡金属氧化物中，金属元素的价态是可以选择的，例如wop，其为不同价态w的氧化物混合体，比如w5+和w6+的混合物；mooq，其为不同价态mo的氧化物混合体，比如mo5+和mo6+的混合物；feor，其为不同价态fe的氧化物混合体，比如fe2+和fe3+的混合物，等等。优选地，所述钒钛氧化物催化剂为v2o5/sio2-(moo3)x-(wo3)1-x-tio2，其中，x选自0～1，优选x选自0或1。优选地，以金属氧化物的质量为100％计，si掺杂的钒钛氧化物催化剂中，v2o5的含量为0.5～5wt％，优选为0.5～3wt％，更优选为0.9～5wt％，进一步优选为1～4wt％，例如0.7wt％、1.2wt％、1.8wt％、2.4wt％、3.6wt％、4.7wt％、4.9wt％等；sio2的含量为1～5wt％，优选为2～4wt％，更优选为1～3wt％，进一步优选为3～5wt％，例如1.7wt％、2.5wt％、3.7wt％、4.1wt％、4.9wt％等；wo3的含量为9.5～9.9wt％，优选为9.5～9.7wt％，更优选为9.6～9.9wt％，例如9.6wt％、9.7wt％、9.8wt％等；余量为tio2。本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述催化剂不同的特性。例如可以添加钪(sc)、钛(ti)、铬(cr)等元素，除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。其中，本发明所述钒钛氧化物催化剂由钒前驱体溶液通过浸渍法制备得到。浸渍法，是制造固体催化剂的方法之一，即将一种或几种活性组分通过浸渍载体负载在载体上的方法。浸渍法通常是用载体与金属盐类的水溶液接触，使金属盐类溶液吸附或贮存在载体中，除去过剩的溶液，再经干燥、煅烧和活化制得催化剂。优选地，本发明所述催化剂的制备过程中v前驱体为可溶于水的v，所述元素v价态本发明不做限定，可以是+3价、+4价、+5价等，所述的可溶于水的v为现有技术或新技术公开的任何一种可溶于水的v盐。优选地，所述钒前驱体选自偏钒酸钠、偏钒酸铵和偏钒酸钾中的一种或至少两种的混合物，典型但非限制的组合为偏钒酸钠；偏钒酸铵；偏钒酸钾；偏钒酸钠与偏钒酸铵的混合物；偏钒酸钾与偏钒酸钠的混合物；偏钒酸铵与偏钒酸钾的混合物；偏钒酸钠与偏钒酸铵、偏钒酸钾的混合物。本发明的目的之二在于提供一种钒钛氧化物催化剂的制备方法，包括如下步骤：1)配制钒前驱体溶液；2)向步骤1)得到的钒前驱体溶液中加入钛钨粉与钛钨硅粉混合载体，搅拌负载、干燥、焙烧，制得si掺杂的钒钛氧化物催化剂。步骤1)中，所述钒前驱体选自偏钒酸钠、偏钒酸铵和偏钒酸钾中的一种或至少两种的混合物。步骤2)中，所述钛钨粉与钛钨硅粉混合载体中钛钨粉与钛钨硅粉的重量比为9～1，优选为8～2，更优选为7～3，进一步优选为9～4，更进一步优选为6～1，例如8.7、6.3、4.2、3、2.8、1.1等；本发明所述的载体为二氧化钛，所述二氧化钛是以钛钨粉与钛钨硅粉混合载体的形态加入的。优选地，所述钛钨粉与钛钨硅粉混合载体的质量为(0.5～6)g/10ml钒前驱体溶液，即每10ml钒前驱体溶液中加入的钛钨粉与钛钨硅粉混合载体的质量为0.5～6g、0.7～4.2g、1～3g、2～3g、0.6g、2.1g、3.3g、4.1g、5.8g等；更优选地，所述钛钨粉与钛钨硅粉混合载体的质量为(0.8～5)g/10ml钒前驱体溶液；进一步优选地，所述钛钨粉与钛钨硅粉混合载体的质量为4g/10ml钒前驱体溶液。步骤2)中，所述搅拌负载的温度为20～30℃，例如20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃等，进一步优选25℃；所述搅拌负载的时间为1～2h，例如1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h、2h。干燥是本领域技术人员所熟知的操作，任何现有技术或新技术公开的干燥方法均可用于本发明，典型但非限制性的实例有鼓风干燥、红外干燥、微波干燥、自然干燥等。优选地，本发明步骤2)所述干燥选自加热干燥或自然干燥，优选加热干燥，进一步优选鼓风烘箱干燥、红外干燥或微波干燥中的任意一种。优选地，所述干燥的温度为100～120℃，例如100℃、101℃、102℃、103℃、104℃、105℃、106℃、107℃、108℃、109℃、110℃、111℃、112℃、113℃、114℃、115℃、116℃、117℃、118℃、119℃、120℃，最优选110℃；干燥温度过低，干燥不彻底，所花费的时间成本高；干燥温度过高，容易引起待干燥滤饼的性质的改变；所述干燥的时间为9～12h，例如9h、10h、11h、12h，最优选10h。焙烧(roasting)，是固体物料在高温不发生熔融的条件下进行的反应过程，可以有氧化、热解、还原、卤化等，是本领域技术人员所熟知的技术。优选地，所述焙烧的温度为400～500℃，例如400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃，所述焙烧的时间为3～8h，例如3h、4h、5h、6h、7h、8h。本领域技术人员可以根据实际情况选自焙烧设备，优选地，步骤2)中，所述焙烧在马弗炉中进行。本发明的目的之三还在于提供一种钒钛氧化物催化剂的用途，将钒钛氧化物催化剂应用于选择性催化还原氮氧化物的方法。优选地，本发明的钒钛氧化物催化剂应用于选择性催化还原氮氧化物的方法包括如下步骤：a)将钒钛氧化物催化剂负载于尾气通道；b)将尾气通入尾气管道中进行选择性催化还原；优选地，步骤a)的过程为：将钒钛氧化物催化剂以涂层的形式涂覆在尾气流通通道的壁表面上，所述尾气流通通道的壁表面优选可以固定催化剂在其表面的材料，例如具有多孔状的物质，典型但非限制性的实例有多孔树脂、多空纤维、陶瓷或具有蜂窝结构的金属制品等，优选具有陶瓷或金属制成的蜂窝结构。实际情况中，如果催化剂固定在尾气流通通道的壁表面上存在安装困难，例如通道的壁表面不具有多孔状物质，那么，本发明所提供的催化剂可以制成球状或板状置于尾气通道中，待尾气流过置于尾气通道中的催化剂时，可与存在的还原性气体进行反应。scr脱硝反应是靠氨气(nh3)作为还原剂和nox发生化学反应，以达到脱硝的目的，因此，氨气就是脱硝反应的直接还原剂。氨气的获取应该是本领域技术人员根据现有技术或新技术可以获得的，目前现有的氨气的获取方法主要有两种：尿素法制备氨气和液氨法制备氨气。所述的尿素法制备氨气可以包括水解尿素或热解尿素得到氨气；所述的液氨法制备氨气为将液氨蒸发为氨气。本领域技术人员应该明了，本发明所述的氨气的获取方法并不局限于上述两种方法，任何现有技术和新技术公开的获得氨气的方法均可用于本发明。优选地，步骤b)的过程为：在钒钛氧化物催化剂的上游喷入还原剂，将尾气通入，所述还原剂和尾气混合后进行还原反应；优选地，所述还原剂采用氨气或尿素；优选地，所述尾气为移动源含氮氧化物气体或固定源含氮氧化物气体；优选地，所述尾气为柴油车尾气、燃煤电厂烟气或工业窑炉烟气。本发明所述的催化剂是一种si掺杂的钒钛氧化物催化剂，用于提高氨选择性催化还原氮氧化物的钒钛催化剂的高温热稳定性的。本发明的硅掺杂的钒钛氧化物催化剂对钒钛催化剂的高温热稳定性进行了改进，具体使用钛钨粉与钛钨硅粉混合载体制备钒钛催化剂，从而提高了其高温热稳定性，且不影响钒钛催化剂的脱硝活性和选择性。本发明的钒钛氧化物催化剂的制备方法在钒钛氧化物催化剂中添加si，简单易行，提高了钒钛催的高温热稳定性，延长了其用于柴油车尾气氮氧化物催化净化时的使用寿命。与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明的硅掺杂的钒钛氧化物催化剂具有优良的高温热稳定性，尤其是掺杂的硅组分在提高了v2o5/sio2-wo3-tio2催化剂的高温热稳定性的同时，对其scr催化剂活性无影响；(2)制备方法简单易行，不改变钒基催化剂的生产工艺；(3)具有非常优异的n2生成选择性；(4)新添加的si为无毒组分，不会对人体健康和生态环境造成危害。附图说明图1为本发明的实施例2的催化剂活性评价结果示意图；图2为本发明的实施例4的催化剂活性评价结果示意图；图3为本发明的实施例5的催化剂xrd图谱；图4为本发明的实施例7的经热老化后的催化剂活性评价结果示意图；图5为本发明的实施例8的经热老化后的催化剂xrd图谱。具体实施方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例1采用浸渍法制备不同v2o5含量的钒基催化剂，使用商业钛钨粉粉末dt52(wo3含量10wt％)和商业硅钛钨粉dt58(sio2含量10wt％，wo3含量9wt％)，以偏钒酸铵为钒盐，v2o5负载量为3.5％，将前驱体盐类溶解为水溶液并混合均匀后，再向该溶液中按预设的重量比例加入dt58与dt52混合载体，dt58与dt52的重量比例分别为1:9、1:4、1:1和4:1，溶液体积与钛钨粉质量比例为2.5:1(ml/g)，在30℃下连续搅拌2h，旋转蒸发后，将获得的催化剂放入烘箱中于100℃烘干过夜，最后经马弗炉于500℃空气中焙烧3h制得粉末状催化剂。将制得的催化剂研碎、过筛，取40-60目备用，称为混合载体钒基催化剂3.5v/dt58-dt52(1:9)、3.5v/dt58-dt52(1:4)、3.5v/dt58-dt52(1:1)与3.5v/dt58-dt52(1:4)。对比例1与实施例1的实验条件相同，但不使用混合载体，而分别使用钛钨粉dt52与钛钨硅粉dt58制备钒基催化剂，称为3.5v/dt52与3.5v/dt58。实施例2用实施例1和对比例1制得的3.5v/dt58-dt52、3.5v/dt52与3.5v/dt58催化剂在自制的微型固定床反应器上进行nh3选择性催化还原nox反应活性的考察。催化剂的使用量为300mg，反应混合气的组成为：[no]＝[nh3]＝500ppm，[o2]＝5％，n2作平衡气，气体总流量为500ml/min，空速为50000h-1，反应温度150-450℃。no和nh3及副产物n2o、no2均利用红外气体池测定，催化剂活性评价结果如图1所示。图1的数据显示，纯载体制备的钒基催化剂对比，3.5v/dt52的低温活性优于3.5v/dt58；混合载体制备的钒基催化剂对比，dt58:dt52为1:4、1:1和4:1的混合载体催化剂的低温活性接近3.5v/dt52，优于3.5v/dt58，说明适量si掺杂的混合载体基本不影响vwti催化剂的活性。实施例3先制备dt58与dt52的混合载体dt58-dt52：按1:1的重量比例将dt58与dt52溶于去离子水，溶液体积与钛钨粉质量比例为2.5:1(ml/g)，在30℃下连续搅拌2h，旋转蒸发后，将获得的样品放入烘箱中于100℃烘干过夜，最后经马弗炉于500℃空气中焙烧3h制得粉末状混合载体，称为dt58-dt52。与实施例1的实验条件相同，使用上述的dt58-dt82混合载体，制备，v2o5负载量为3.5％的混合载体钒基催化剂，称为3.5v/dt58-dt52。实施例4用实施例3和对比例1制得的3.5v/dt58-dt52、3.5v/dt52与3.5v/dt58催化剂在自制的微型固定床反应器上进行nh3选择性催化还原nox反应活性的考察。催化剂的使用量为300mg，反应混合气的组成为：[no]＝[nh3]＝500ppm，[o2]＝5％，n2作平衡气，气体总流量为500ml/min，空速为50000h-1，反应温度150-450℃。no和nh3及副产物n2o、no2均利用红外气体池测定。催化剂活性评价结果如图2所示。图2的数据显示了新鲜催化剂的nh3-scr催化活性：与纯载体制备的钒基催化剂对比，3.5v/dt58-dt52的低温活性较接近3.5v/dt58，低于3.5v/dt52。实施例5通过xrd来测定实施例3和对比例1制得的3.5v/dt58-dt52、3.5v/dt52与3.5v/dt58催化剂的物相结构。采用荷兰panalyticalx"pertpro型x射线衍射仪来测定样品的衍射图谱。在管电压40kv和管电流40ma条件下，采用cukα射线，λ＝0.15406nm，在5－90°范围内进行扫描，扫描速度为8°/min，扫描步长为0.07°，催化剂xrd图谱如图3所示。从图3中新鲜催化剂的xrd结果来看，混合载体催化剂与纯载体催化剂相似，只出现了锐钛矿型tio2(101)晶面的特征峰。实施例6将实施例3和对比例1制得的3.5v/dt58-dt52、3.5v/dt52与3.5v/dt58催化剂经马弗炉于650℃空气中焙烧36h，得到高温热老化后的催化剂，称为3.5v/dt58-dt52a、3.5v/dt52a与3.5v/dt58a。实施例7用实施例6制得的3.5v/dt58-dt52a、3.5v/dt52a与3.5v/dt58a催化剂在自制的微型固定床反应器上进行nh3选择性催化还原nox反应活性的考察。催化剂的使用量为300mg，反应混合气的组成为：[no]＝[nh3]＝500ppm，[o2]＝5％，n2作平衡气，气体总流量为500ml/min，空速为50000h-1，反应温度150-450℃。no和nh3及副产物n2o、no2均利用红外气体池测定，热老化后的催化剂活性评价结果如图4所示。图4的数据显示，热老化后的3.5v/dt58-dt52a的活性较接近3.5v/dt58a，明显高于3.5v/dt52a，显示出较好的热稳定性，说明si掺杂能明显提高vwti催化剂的热稳定性。实施例8通过xrd来测定实施例3和对比例1制得的3.5v/dt58-dt52a、3.5v/dt52a与3.5v/dt58a催化剂的物相结构。采用荷兰panalyticalx"pertpro型x射线衍射仪来测定样品的衍射图谱。在管电压40kv和管电流40ma条件下，采用cukα射线，λ＝0.15406nm，在5－90°范围内进行扫描，扫描速度为8°/min，扫描步长为0.07°，热老化后的催化剂xrd图谱如图5所示。图5中的xrd结果显示，热老化后的催化剂都不同程度地出现了锐钛矿型tio2(101)晶面、金红石型tio2(110)晶面以及wo3晶相的特征峰，说明高温下锐钛矿型tio2载体烧结并且tio2由锐钛矿型向金红石型相变，表面wox物种团聚。3.5v/dt58-dt52的xrd结果接近3.5v/dt58，而3.5v/dt52金红石型tio2(110)晶面的特征峰明显强于3.5v/dt58-dt52与3.5v/dt58，说明si掺杂能抑制vwti催化剂中的tio2载体在高温下由锐钛矿向金红石的相变，从而提高其热稳定性。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。完整全部详细技术资料下载

通常情况下，掺杂剂应该在制备TiO2薄膜的前期加入，以确保掺杂剂的均匀分布。 如果在陈化后加入掺杂剂，可能会导致掺杂剂无法均匀分布在整个薄膜中，从而影响其性能和稳定性。此外，添加掺杂剂可能会改变薄膜的结构和表面形貌，这将在较晚的阶段产生更大的影响，从而降低薄膜的质量和性能。因此，最好在制备TiO2薄膜的开始阶段添加掺杂剂。

（1）①沸腾炉中的反应物有TiO2、2Cl2、2C反应会生成TiCl4和2CO，即发生化学反应：TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO，故答案为：TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO；②（I） Ti（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）△H=-804.2 kJ/mol；（II） 2Na（s）+Cl2（g）=2NaCl（s）△H=-882.0kJ/mol；（III） Na（s）=Na（l）△H=2.6kJ/mol，将方程式2（II）-（I）-（III）得TiCl4（l）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s），△H=2×（-882.0kJ/mol）-（-804.2kJ/mol）-2.6kJ/mol=-970.2kJ/mol故答案为：4Na（l）+TiCl4（l）=4NaCl（s）+Ti（s）△H=-970.2kJ/mol；③海绵钛中含有钠、氯化钠和钛的低价氯化物，盐酸能和钠反应，且能溶解氯化钠及钛的低价氯化物，从而得到较纯的钛，故答案为：除去其中的过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物；（2）①电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，电极反应式为2Ca2++4e-+TiO2=2CaO+Ti，故答案为：2Ca2++4e-+TiO2=2CaO+Ti；②电解过程中阳极通入还原性气体氢气，发生失电子的还原反应，即：H2+O2--2e-=H2O，故答案为：H2+O2--2e-=H2O．

前言氢能是理想的绿色能源。利用取之不尽的太阳能制备氢能有良好的前景[1]。TiO2是常见光催化剂，利用TiO2可实现光催化分解水制氢，但TiO2是宽禁带(Eg=3.2eV)半导体化合物，只有波长较短的太阳光(λ<387nm)才能被吸收。紫外光(300-400nm)只占到达地面上的太阳光的4%-5%，而可见光占了太阳光能总能的45%，因此缩短催化剂的禁带宽度使吸收光谱向可见光扩展是提高太阳能利用率的关键[2]。目前，TiO2的可见光化研究取得了一定进展。金属离子掺杂、非金属离子掺杂以及染料光敏化等方面都不同程度地实现了TiO2可见光化，提高了太阳能的利用率。然而将非金属离子掺杂和染料光敏化结合起来对TiO2进行改性却鲜见报道，本文通过硫酸钛与浓氨水反应，获得无定形TiO2前体，煅烧后得到掺氮TiO2，然后用伊红-Y[3]作为敏化剂，使其吸附于掺氮TiO2表面，研究了其可见光光催化分解水制氢的活性。1实验部分1.1 Eosin Y-Pt-TiO2、Eosin Y-Pt-N-TiO2的可见光光催化反应光催化反应光源为400W高压汞灯，光线依次通过冷凝水、420 nm滤光片分别除去红外、紫外部分。反应在一个约190 ml有平面光窗口Pyrex烧瓶中进行，瓶口用硅橡胶密封，反应气相产物通过此隔膜间隙取样分析。在约190 ml有平面光窗口Pyrex烧瓶中分别加入0.100 g催化剂和80 ml三乙醇胺溶液，反应前用超声波振荡5 min以分散催化剂，并通高纯氮气30 min驱除反应体系中的氧气，反应在室温下进行，用电磁搅拌保持悬浮状态。反应气相产物氢气用气相色谱仪分析，检测器为TCD，载气为氮气，分离柱为13X分子筛柱，外标法定量。

光触媒产品是否一定要紫外线激发？　　不同材质的光触媒对应的光波波长也不一样，二氧化钛（TiO2）是最常用的光触媒原料，普通二氧化钛（TiO2）需要在波长388nm（属于紫外光）以下的光照下，才能起光催化作用。纳米尺寸的（TiO2）性能异于普通（TiO2）粒子，能在可见光范围内就有很好的响应效果，优质二氧化钛类光触媒粒径在10nm以下，其在通过贵金属掺杂、过度金属掺杂、稀土元素掺杂改性后，其能在可见光范围内响应且催化效率增强。只需要有光便能使光催化反应发生，不一定须要紫外线，银河系光触媒就是一个很不错的产品。

光催化材料是由CeO2（70%-90%） ZrO2（30%-10%）组成，形成ZrO2稳定CeO2的均匀复合物，外观呈浅黄色，具有纳米层状结构，在 1000℃ 经4小时老化后，比表面仍较大（>15M# G），因此高温下也能保持较高的活性。　　用途:适用于高温催化材料,如汽车尾气催化剂 技术背景——能源危机和环境问题人类目前使用的主要能源有石油、天然气和煤炭三种。根据国际能源机构的统计，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。值得注意的是，中国剩余可开采储蓄仅为1390亿吨标准煤，按照中国2003年的开采速度16.67亿吨/年，仅能维持83年。中国石油资源不足，天然气资源也不够丰富，中国已成为世界第二大石油进口国。因此，开发新能源，特别是用清洁能源替代传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，保护环境改善城市空气质量早已经成为关乎社会可持续发展的重大课题。中国能源发展方向可以锁定在前景看好的五种清洁能源: 水电、风能、太阳能、氢能和生物质。 太阳能不仅清洁干净，而且供应充足，每天照射到地球上的太阳能是全球每天所需能源的一万倍以上。直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、直接、有效的方法。为此，中国政府制定实施了“中国光明工程”计划。模仿自然界植物的光合作用原理和开发出人工合成技术被称为“21世纪梦”的技术。它的核心就是开发高效的太阳光响应型半导体光催化剂。目前国内外光催剂的研究多数停留在二氧化钛及相关修饰。尽管这些工作卓有成效，但是在规模化利用太阳能方面还远远不够。因此搜寻高效太阳光响应型半导体作为新型光催化剂成为当前此领域最重要的课题。二， 光催化材料的基本原理 半导体在光激发下，电子从价带跃迁到导带位置，以此，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴。利用光生电子-空穴对的还原氧化性能，可以降解周围环境中的有机污染物以及光解水制备H2和O2。 高效光催化剂必须满足如下几个条件： （1）半导体适当的导带和价带位置，在净化污染物应用中价带电位必须有足够的氧化性能，在光解水应用中，电位必须满足产H2和产O2的要求。（2）高效的电子-空穴分离能力，降低它们的复合几率。（3）可见光响应特性：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能的4%，如何利用可见光乃至红外光能量，是决定光催化材料能否在得以大规模实际应用的先决条件。常规anatase-type TiO2 只能在紫外光响应，虽然通过搀杂改性，其吸收边得以红移，但效果还不够理想。 因此，开发可见光响应的高效光催化材料是该领域的研究热点。只是，现在的研究状况还不尽人意。三， 光催化材料体系的研究概况 从目前的资料来看，光催化材料体系主要可以分为氧化物，硫化物，氮化物以及磷化物 氧化物：最典型的主要是TiO2及其改性材料。目前，绝大部分氧化物主要集中在元素周期表中的d区， 研究的比较多的是含Ti，Nb，Ta的氧化物或复合氧化物。其他的含W，Cr，Fe，Co，Ni，Zr等金属氧化物也见报道。个人感觉，d区过渡族金属元素氧化物经过炒菜式的狂轰乱炸后，开发所谓的新体系光催化已经没有多大潜力。目前，以日本学者J. Sato为代表的研究人员，已经把目光锁定在p区元素氧化物上，如含有Ga，Ge，Sb，In，Sn，Bi元素的氧化物。 硫化物：硫化物虽然有较小的禁带宽度，但容易发生光腐蚀现象，较氧化物而言，稳定性较差。主要有ZnS，CdS等 氮化物：也有较低的带系宽度，研究得不多。有Ta／N，Nb／N等体系 磷化物：研究很少，如GaP按照晶体/颗粒形貌分类： （1）层状结构 **半导体微粒柱撑于石墨及天然/人工合成的层状硅酸盐 **层状单元金属氧化物半导体如：V2O5，MoO3，WO3等 **钛酸，铌酸，钛铌酸及其合成的碱（土）金属离子可交换层状结构和半导体微粒柱撑于层间的结构 **含Bi层状结构材料，(Bi2O2)2+(An-1BnO3n+1)2- (A=Ba，Bi，Pb；B=Ti，Nb，W)，钙钛矿层 (An-1BnO3n+1)2-夹在(Bi2O2)2+层之间。典型的有：Bi2WO6，Bi2W2O9，Bi3TiNbO9 **层状钽酸盐：RbLnTa2O7(Ln=La,Pr,Nd,Sm) （2）通道结构 比较典型的为BaTi4O9，A2Ti6O13（A=K，Na，Li，等）。这类结构往往比层状结构材料具有更为优异的光催化性能。研究认为，其性能主要归咎于金属-氧多面体中的非对称性，产生了偶极距，从而有利于电子和空穴分离 （3）管状结构：在钛酸盐中研究较多 （4）晶须或多晶一维材料 经由VLS，VS，LS（如水热合成，熔盐法）机制可制备一维材料； 液相合成中的软模化学法制备介孔结构的多晶一维材料 对于该种行貌的材料，没有迹象表明，其光催化性能得以提高 （5）其他形状复杂的晶体或粉末颗粒 最典型的是ZnO材料，根据合成方法不同，其行貌也相当丰富四，提高光催化材料性能的途径 （1）颗粒微细纳米化 降低光生电子-空穴从体内到表面的传输距离，相应的，它们被复合的几率也大大降低。 （2）过度金属掺杂和非金属掺杂 金属：掺杂后形成的杂质能级可以成为光生载流体的捕获阱，延长载流子的寿命。Choi以21种金属离子对TiO2光催化活性的影响，表明Fe3+，Mo5+，Re5+，Ru3+，V4+，Rh3+能够提高光催化活性，其中Fe3+的效果最好。具有闭壳层电子构型的金属离子如Li+，Al3+，Mg2+，Zn2+，Ga2+，Nb5+，Sn4+对催化性影响甚微 非金属：TiO2中N，S，C，P，卤族元素等 对于掺杂，个人的认识，其有如下效应： **电价效应：不同价离子的掺杂产生离子缺陷，可以成为载流子的捕获阱，延长其寿命；并提高电导能力 **离子尺寸效应：离子尺寸的不同将使晶体结构发生一定的畸变，晶体不对性增加，提高了光生电子-空穴分离效果 **掺杂能级：掺杂元素电负性大小的不同，带隙中形成掺杂能级，可实现价带电子的分级跃迁，光响应红移 （3）半导体复合 利用异种半导体之间的能带结构不同，复合后，如光生电子从A粉末表面输出，而空穴从B表面导出。也即电子和空穴得到有效分离 （4）表面负载 将半导体纳米粒子固定技术在不同的载体上（多孔玻璃、硅石、分子筛等）制备分子或团簇尺寸的光催化剂。 （5）表面光敏 利用具有较高重态的具有可见光吸收的有机物，在可见光激发下，电子从有机物转移到半导体粉末的导带上。该种方法不具有实用性，一方面，有机物的稳定性值得质疑；另一考虑的是经济因素 （6）贵金属沉积 贵金属：Pt, Au, Pd, Rh, Ni, Cu, Ag,等 （7）外场耦合 热场，电场，磁场，微波场，超声波场 目前，研究较多的是电场效应。其他场的研究也不少见，效果一般，更多的是从工艺层次来说明效果，所谓理论的东西不多 回答

钛的特点:化学符号Ti，原子序数22，在化学元素周期表中位于第4周期、第IVB族。是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，耐湿氯气腐蚀。钛被认为是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰富，在所有元素中居第十位。 钛的矿石主要有钛铁矿及金红石，广布于地壳及岩石圈之中。钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法 或亨特法。钛最常见的化合物是二氧化钛，可用于制造白色颜料。其他化合物还包括四氯化钛(TiCl4)（作催化剂及用于制造烟幕或空中文字）及三氯化钛（TiCl3)（用于催化聚丙烯的生产）。第一种发现的钛矿石是一种黑色沙子叫做钛铁砂，是由Reverend William Gregor在康沃尔于1791年发现的。他分析了它并推断其是由铁和一种未知金属的氧化物组成，并报告给了康沃尔的皇家地质学会。在1795年，德国柏林的科学家Martin Heinrich Klaproth研究了一种来自匈牙利的叫做Sch?rl的红色矿石。这是金红石（TiO2）的一种形式，而且Klaproth意识到它一种以前未知元素的氧化物，他命名为titanium（钛）。当他被告知Gregor的发现时，他研究了钛铁砂并确认了它也包含钛。直到1910年，工作于美国通用电气的M. A. Hunter才制造出了纯净的钛金属，由加热四氯化钛和钠金属实现。

合成光催化剂为什么要加表面活性剂 应该是改性问题吧~~~ 奈米二氧化钛的改性方法很多, 近年来,人们主要从以下两个方面入手,提高 TiO2光催化剂的光谱 响应范围和光催化效率。 其一是通过掺杂等手段降低 TiO2的禁频宽度,增加其吸收波长。主要采用的方法有: 1)掺杂过渡金属: 金属离子掺杂可在半导体表面引入缺陷位置或改变结晶度,成为电子或空穴的陷阱而延长寿命;2)表面光敏化:将光活性化合物化学吸附或物理吸附于催化剂表面从而扩大激发波长范围, 增加光催化反应的效率; 3)表面螯合及衍生作用: 含硫化合物、OH-和乙二胺四乙酸 (EDTA )等螯合剂能影响一些半导体的能带位置,使导带移向更负的位置。 其二是加入电子俘获剂,使光生电子和空穴有效分离,降低 e-和 h+的复合速率, 主要采用的方法有: 1)贵金属沉积: TiO2 表面沉积适量的贵金属, 有利于光生电子和空穴的有效分离以及降低还原反应(质子的还原、溶解氧的还原)的超电压, 大大提高了催化剂的活性, 研究最多的为 Pt的沉积, 其次Ag 、Pd和 Nb等金属的掺杂也能降低 TiO2 的带隙能; 2)复合半导体: 不同金属离子的配位及电负性不同而产生过剩电荷, TiO2与半导体复合后增加半导体吸收质子或电子的能力, 从而提高催化剂的活性。在二元复合半导体中, 两种半导体之间的能级差能使电荷有效分离; 3)电子捕获剂: 加入O2、H2O2和过硫酸盐等电子捕获剂, 可以捕获光生电子,降低 e-与 h+的复合机率, 从而提高光催化效率。 合成氨为什么要加催化剂？ 催化剂跟分子轨道扯上什么关系了？ 催化剂是改变了反应的经过途径，降低了反应需要的启用能，使反应更容易发生。分子轨道是描述一个分子的电子分布的。两者没有关系。 乳化剂是表面活性剂吗 是的，表面活性剂多数同时起到乳化剂的作用 乳化剂就是表面活性剂吗？ 由于各种表面活性剂的HLB值不同,可以应用于分散/乳化/表面清洁等等. 使油与水混合成为均匀液体的表面活性剂在功能上称为乳化剂, 具体有油包水(W/O)或水包油(O/W)两种, 前者水是不连续内相,油是连续外相. 后者相反. 化工表面活性剂和药品表面活性剂等同吗？ 化工原料与医药用原料不是等同的，因为药品所含物质需要为人体服用，要求更高，需要经过严格的动物实验、人体试验证实确实对人体无害才允许应用，普通化工原料用于药品，危害极大。 表面活性剂与乳化剂的关系？ 表面活性剂的一种应用就是作乳化剂，所以这个问题从哲学角度分析就是，整体和部分的关系，整体不是部分的简单加合，所以表面活性剂还可以做别的，部分有整体的部分功能，所以表面活性剂可以做乳化剂。 表面活性剂 这个问题问的很不地道？怎么选择的意思是什么，你又不告诉我你要怎样的表面活性剂我哪能告诉你怎么选择呢？好吧我只有猜测一下你的意图了。 首先你要明白什么是表面活性剂，它是一种能显著降低表面张力的物质，而表面活性剂的分类可分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂，离子型表面活性剂又可分为阳离子型表面活性剂和阴离子表面活性剂，若表面活性剂是阴离子型的，它就不能和阳离子型的物质混合使用，否则会产生沉淀，这就是选择表面活性剂需要注意的地方。 还有就是HLB，看你是要应用哪一种表面活性剂 是水包油还是油包水的，HLB越大亲水性越强，这也是一种选择的方法。 生物表面活性剂与化学表面活性剂有什么区别 生物表面活性剂是利用微生物发酵生产的产品，主要原材料都是天然可降解的（比如植物油），再利用物理提取工艺提纯而得。 化学表面活性剂都是采用化工合成制得。 两者除原料、生产工艺不同外，化工表面活性剂可以根据需要生产出想要的结构，并且纯度会很高。而生物表面活性剂一般是混合结构，只能按大类生产出来。效能上各有所长，都有表面性能不错的品种。环保上生物表面活性剂要好的多，生态毒性低、100%可降解。价格上化学表面活性剂有优势。品类选择上生物表面活性剂相对较少，目前工业化产品好像只有槐糖脂和鼠李糖脂，而化学表活剂多了去了。 aeo7是乳化剂还是表面活性剂 又是乳化剂，也是表面活性剂。 主要起乳化作用的表面活性剂称为乳化剂。 就是说乳化剂是表面活性剂中的一种，乳化剂都是表活，表活不一定都是乳化剂。

第一种就是利用氯气氯化，先合成为四氯化钛，然后用镁热去还原，最后真空蒸馏得到海绵钛，这叫Kroll法，是目前最主流的方法第二种同第一种一样，都是先得到四氯化钛，而后利用电解熔融四氯化钛得到海绵钛，这个目前已经工业化第三种叫FFC法，又称剑桥法，直接电解二氧化钛得到海绵钛，目前工业化遇到很多问题其他还有膜过滤法等等，鲜有半工业化报道但是得到的海绵钛性能不符合工程材料要求，因此我们通过真空熔铸或者粉末冶金的方法获得致密钛，这样才能用于工程材料

摘 要：自剑桥大学D J Fray等人发表以TiO2直接电解提取钛（即FFC法）的论文后，研究由氧化物直接电解制取钛成为热潮。根据国内外已发表的相关研究论文，结合相关的研究成果，对电解法制取钛的研究进展进行简要总结。 关键词：FFC法；OS法；USTB法；EMR/MSE法；PRP工艺 引言 钛具有密度小、比强度大（强度与密度之比）、耐腐蚀、无毒、温度适应范围广的优良性质，而且钛矿藏储量丰富，地壳中钛的含量约为0.46%，在结构金属中居第四位，仅次于铝、铁、镁，它是当代最具技术魅力的金属材料。但钛与氧的亲和力较强，两者之间不仅会生成化合物，而且还能形成多种固溶体。当钛中的氧、氮的含量只为百分之几时，即足以使钛合金变脆，所以工业中对钛的纯度要求很高，导致制备钛的工艺比较复杂，如何在现有技术的基础上发展一种提取钛的经济有效的方法成了国内外专家关注的焦点 1 FFC 法的研究进展 1.1 FFC法简介 英国剑桥大学科学家Fray等人提出了熔融盐电解TiO2制备金属钛的FFC法[1]。方法一经提出便引起世界钛冶金科研工作者的广泛关注[2]。FFC 方法采用直接电化学还原，在无水CaCl2融盐中电解TiO2得到海绵钛，此方法已在实验室取得成功。FFC法有着成本低、产品质量高、周期短应用范围广等特点，是一种清洁的绿色生产工艺。 1.2 FFC法工艺过程 FFC法具体工艺过程是：将TiO2粉末压制成形，烧结后作为融盐电解槽阴极，石墨作阳极，以CaCl2融盐作为电解质，置于钛或石墨坩埚中，在800℃～1000℃下进行电解，所加电压为2.8V～3.2V，当电流通过时，阴极TiO2电离出氧离子，发生还原反应；而在阳极上，发生氧化反应，氧元素与碳结合生成CO2在阳极区放出，金属钛则留在阴极，从而得到的金属钛，其组织结构与镁热法生产的粒状、多孔的海绵钛一样，整个工艺过程中不存在液态钛或离子态钛。 电解反应如下： 阴极还原反应：TiO2＋4e＝Ti＋2O2- 阳极氧化反应：2O2-－4e＝O2 总反应：TiO2＝Ti＋O2 电解简图如图1 所示： 1.3 FFC法的优点： （1）工艺过程简单。原料和设备不需要什么特殊要求，流程短易操作。传统方法生产Ti时需要进行真空精练才能得到纯Ti；而采用FFC法生产，可以直接得到纯净的Ti，甚至用它可以直接生产出半成品的Ti产品[3]，缩短了生产周期。 （2）反应温度低，一般在800～1000℃。表1列出了一些金属单质和合金的传统制备方法[4]，这些方法大部分需要反应物在熔融态开始反应，其反应需要的温度较高。这不仅需要消耗很多的能量，而且高温对设备的要求也很严格，生产成本也会增加。 表1一些金属或合金的传统制备方法 合金应用传统制备方法 Nb3Sn，NbTi超导体熔融法，粉末冶金法 Nd-Fe-B，Sm-Co永磁体熔融法，粉末冶金法 Al，Mg，Be，Ni，Co结构合金熔融法 Ti，Ta，Co医学熔融法，粉末冶金法 Pt，Pd催化剂熔融法 （3）产物纯度高、杂质含量低，产品的形貌和粒度颗粒大小可以控制。如果能控制好电解时的工作电压以及电解时间，就可以使产物的氧含量降到很低，得到产品需要的形貌和颗粒大小。如FFC法制备的Ti产物氧含量仅为：200×10-6[5]。FFC法生产过程中可能污染产物的只有电解质熔盐CaCl2和NaCl，经过水洗可以将熔盐溶掉。 （4）生产成本低，原料易得，电解质廉价。电解所需要的CaCl2和NaCl熔盐廉价易得，而该工艺一般反应的温度低，也是降低成本的一个方面。而且该工艺可以省去铸造、机械加工等昂贵的加工工程，因此可以节省大量的生产成本。据报道，采用FFC法生产钛，其成本可以降低到仅为Kroll法的1 /2[3，6，7～9]。 （5）FFC法可以用于制备其它方法难以生产的金属或合金，如TiNi记忆形状合金。生产这种合金由于原料成分的配比和合金密度很难控制，不易生产。如果采用FFC法则简单多了，只要在制作阴极片时根据所需合金成分来配比原料中TiO2和NiO2的量，通过电解就可以获得事先要求成分的合金。又如W-Al合金，由于钨的熔点高于铝的沸点，所以采用传统方法制备极其困难，而利用FFC法制备这种合金就会变得很简单。 （6）FFC法被称为绿色环保工艺，而且可以实现连续化生产，不像Kroll法制备金属钛过程中出现的Cl2和TiCl4这些强腐蚀性的化学物质，是一种绿色环保工艺。 1.4 FFC法目前还存在一些需要解决的问题： （1）FFC法的电解脱氧机理还不是非常清楚，而且电解过程中的热力学和动力学问题需要进一步研究。要探讨影响电解工艺条件，以及在电解过程中如何控制这些条件使产物达到设计的要求。 （2）FFC法的电解脱氧过程效率很低，如采用FFC法电解一个几克的Nb2O5阴极片需要48h才能使其残余氧含量降低到3000×10-6[10]。如果进行较大规模的电解生产，要使产品中的氧含量降至较低的值，可能就需要更长的时间。所以如何提高电解效率，缩短电解时间是一个关键技术。 （3）在合金制备过程中，还有许多问题需要解决，比如合金中不同金属的脱氧、金属合金化，以及合金成分的均匀化等问题还需要进一步的研究。 （4）最关键的一点就是解决扩大化生产中遇到的问题。虽然工艺比较简单，设备操作方便，但是针对大规模生产能否重现实验室中理想的结果，以及如何生产出合格的产品，还需要更多的资金和人力去研究探索。 2 OS法 2.1 OS法简介 针对FFC法，日本Kyoto大学的One和Suzuki在2002年钛协会年会上首次提出了OS法[11]。其实质仍为CaCl2熔盐电解，是一种在CaCl2熔盐中钙热还原TiO2的工艺。 2.2 OS法工艺过程 其主要反应过程如下：在900℃时，CaCl2可以分别溶解摩尔分数为3.9%和20%的Ca和CaO。当电解电压在CaO分解电压（CaO在CaCl2中的电解电压只有1.66 V ）以上并在CaCl2分解电压（CaCl2的电解电压为3.2 V）以下时，Ca2+在阴极被还原为金属Ca，阳极相应产生O2。如果阴极掺入了TiO2颗粒，将会得到含氧量很低的金属Ti。其电极反应为： 阴极反应：Ca2＋＋2e→Ca 阳极反应：C＋2O2－→CO2＋4e 总反应：TiO2＋2Ca→Ti＋2O2－＋2Ca2＋ 据称，此方法可大幅度降低生产成本，并用来生产钛粉，与FFC工艺有相似的优缺点。其实验简图如图2 所示。 3 USTB工艺 3.1 USTB工艺介绍 由北京科技大学（USTB）研究团队提出的可溶阳极熔融盐电解的方式（USTB新型清洁钛提取技术）较好地解决了产品质量、稳定运行和规模扩大的问题（授权专利号：ZL200510011684.6）。这种新型清洁钛提取冶炼新工艺以二氧化钛和碳为原料在1500 ℃左右的温度下碳热还原制备出导电性良好的碳氧化钛（TiCxOy）[13]，并以此为阳极在400~1000℃的熔盐体系中电解，阴极上得到的碳和氧含量均低于5×10-4的金属钛（图3） 该方法主要分为TiC·TiO 固溶体的制备与TiC·TiO 固溶体的熔融盐电解制备金属钛两个过程。可溶性固溶体的制备TiO2与C粉或TiO2与TiC按摩尔质量比为1：2充分混合后，在2940~9800N/cm2的压力下压制成型，然后在1273~1673K 温度下真空烧结4h制得[14-15]。电解过程以烧结成型固溶体为阳极，碳钢棒为阴极，NaCl-KCl 共熔盐为电解质，在1073K温度下电解制取金属钛。其反应过程如下： 阳极反应：TiC·TiO→2Ti2++CO+4e 阴极反应：Ti2++2e→Ti 3.2 USTB新型钛提取技术优势 （1）碳热还原工艺简单，还原效率高，以钛物料和碳质还原剂为原料能够实现低成本制备TiCxOy； （2）原料适应性好，钛物料可为各类氧化钛、富钛料及复合矿； （3）TiCxOy为阳极材料，电解过程中碳、氧结合为气体从阳极界面释放，无阳极泥产生，残极回收率高； （4）原料和产品分别在阳极和阴极，可以通过更换电极实现连续化生产。通过USTB新型清洁钛提取技术有望将金属钛的生产成本降低到现行工业化方法（Kroll法）的60%左右，被冶金业内研究者认为是最有希望实现工业化生产金属钛的新方法。 4 EMR/MSE法 4.1 EMR/MSE法简介 EMR/MSE 法是EMR 与MSE 法的联合方法[16]。IIPark 等人[17]为了降低还原产物中杂质的含量，研究出了EMR法；Suzuki在OS法基础上提出制取金属钙的MSE法。 4.2 EMR/MSE法工艺过程 EMR/MSE法是将盛有TiO2粉末或成型体的不锈钢容器沉浸在熔融CaCl2中，采用钙镍液态合金由EMR法制取金属钛，并通过MSE法电解溶解在熔盐中的副产物Ca2+再次合成钙镍合金，为后续反应提供还原剂。其中分别包括还原槽（EMR）反应和电解槽（MSE）反应，在还原槽（EMR）反应中二氧化钛与钙反应生成钛；在电解槽（MSE）反应中钙离子被电解还原成金属钙，还原槽生成的氧离子转移到阳极上与碳生成碳氧化合物。EMR 法工艺流程主要包括以下几步： 1）电解实验前将作为电解质的无水CaCl2在真空装置中干燥12 h（473K）； 2）1173K 时将TiO2在氩气保护气氛下电解，TiO2的还原过程主要是通过还原剂合金释放的电子来完成的； 3）还原结束后，将不锈钢容器从反应器中拿出，用蒸馏水浸泡24 h以便溶解CaCl2，实验结束后用用醋酸和盐酸过滤得到钛粉； 4）用蒸馏水、酒精和病酮漂洗，最后在真空容器中干燥，最终可得到金属钛。其电极反应为： 阴极还原反应：TiO2+4e→Ti+2O2- 阳极氧化反应：2Ca→2Ca2++4e 总反应：TiO2+2Ca→Ti+2Ca2++2O2 电解装置简图如图4 所示: EMR/MSE 法的主要特点是TiO2不与还原剂直接进行物理接触，而是通过熔融CaCl2传导还原剂释放的电子给TiO2阴极。这不仅有效控制了杂质在产物中的积累，大大提高了能量利用率，而且还实现了金属钛还原过程与还原剂钙镍合金制备过程的独立进行。与Kroll法相比，EMR/MSE 法可以在保证较低产品杂质含量的情况下实现半连续化生产金属钛粉。但是，EMR/MSE法同样面临着产物与熔盐难以分离的问题。 5 PRP工艺 5.1 PRP工艺介绍 PRP工艺是Okabe在直接气相还原TiO2粉末的基础上提出的一种预成型气相钙热还原制备金属钛的改进方法[18-19]。 实验中，首先将TiO2粉末、助焊剂（CaCl2，CaO）、粘结剂（火胶棉）按适当比例混合充分后预制成一定的形状，在1073 K下烧结成型，然后置于密闭不锈钢容器中，在1073~1273 K温度下用钙蒸气进行还原，最后产品进行酸洗和真空干燥得到金属钛。反应过程钙蒸气渗入预制体中与TiO2反应生成海绵钛与CaO。反应过程见图5 为了更好地优化PRP工艺，科研工作者进行了广泛的研究。贾金刚等人[20]通过研究得出CaCl2对钙蒸气还原TiO2发挥着不可或缺的作用，预制品中的CaCl2在高温烧结过程中有水蒸气逸出并产生气孔，从而促进钙蒸汽进入预制品与TiO2充分接触，有利于还原反应的进行。万贺利等人[21-22]通过对实验影响因素分析得出，当TiO2与CaCl2质量比为4：1、钙蒸气还原时间6 h、反应温度在1273 K时，可得到平均纯度在99.55%的钛粉。PRP工艺的优点在于可有效地控制产物的纯度与形态生产规模可灵活控制，非常适合生产粒径均匀的钛粉。采用钙蒸气还原预制品，且预制品与反应容器无物理接触，使产品杂质沉积少而且更易于分离。但是，还原剂成本较高是PRP 工艺一直未实现工业生产的主要原因。 5 结语 金属钛凭借优异的性能，使其成为可取代铁、铝的21世纪金属，但由于目前世界上普遍采用的Kroll 法存在工艺流程复杂、生产周期长、成本高等缺点，使得钛的应用受到了极大的限制。FFC剑桥法，采用TiO2直接熔融盐电解法，缩短了工艺流程，但存在生产条件苛刻和电解电流效率低的不足，还有待进行深入研究。 EMR/MSE法较OS法提高了产物纯度与能量利用率，但产物与熔盐电解质的分离仍然非常困难。PRP工艺主要缺点是还原剂成本太高，一旦能够实现还原剂的低成本生产，PRP法无疑将成为最有可能实现规模化生产的金属钛制备新工艺。USTB工艺既克服了FFC剑桥法电流效率低的缺点，又充分保证了钛的纯度，仅通过更换电极便可完成产物与熔盐电解质的分离实现连续化生产，是目前最有望实现工业化生产的钛制备工艺。目前，工艺流程短、生产成本低、生产连续化是钛生产工艺的主要发展方向，USTB工艺和PRP工艺实现了实验室条件下低成本、短流程生产，经过工业化放大试验与研究后，很有可能取代传统的Kroll法，实现金属钛制备技术的跨越式发展。参考文献 [1] Chen G Z ,FrayD J , Farthing T W. 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用ticl4制备tio2公式：TiCl4 + 2H2O == TiO2 + 4HCl氯化钛，又名四氯化钛，是一种无机化合物，化学式为TiCl4，主要用于制取海绵钛和钛白粉，也可用作催化剂。四氯化钛是无色密度大的液体，样品不纯时常为黄或红棕色。与四氯化钒类似，它属于少数在室温时为液态的过渡金属氯化物之一，其熔沸点之低与弱的分子间作用力有关。大多数金属氯化物都为聚合物，含有氯桥连接的金属原子，而四氯化钛分子间作用力却主要为弱的范德华力，因此熔沸点不高。TiCl4分子为四面体结构，每个Ti4+与四个配体Clu2212相连。Ti与稀有气体氩具有相同的电子数，为闭壳层结构。因此四氯化钛分子为正四面体结构，具有高度的对称性。TiCl4可溶于非极性的甲苯和氯代烃中。研究表明溶解在某些芳香烃的过程中涉及类似于[(C6R6)TiCl3]+配合物的生成。四氯化钛可与路易斯碱溶剂（如 THF）放热反应，生成六配位的加合物。 对于体积较大的配体，产物则是五配位的TiCl4L。除了释放出腐蚀性的氯化氢之外，存放TiCl4时还会生成钛氧化物及氯氧化物，粘住使用过的塞子和注射器。

曹文斌曹文斌，男，北京科技大学材料科学与工程学院无机非金属材料系教授，北京科技大学材料科学与工程学院副院长、无机非金属材料系系主任。中文名：曹文斌外文名：WENBINCAO国籍：中国民族：汉职业：教师主要成就：中国材料研究学会科学技术奖二等奖代表作品：《非金属导电功能材料》职称：教授人物经历1988.9~1992.7东北工学院，学士学位。1992.9~1995.3东北大学，硕士学位。1995.4~1998.3北京科技大学，博士学位。教学科研主讲课程本科生课程：《无机材料物理性能》（专业必修课）、《纳米材料制备技术》（选修课）、《计算机在材料科学中的应用》（选修课）研究生课程：《材料合成与制备》研究领域（1）半导体光催化材料；（2）光催化材料的产业化应用研究；（3）自清洁/抗菌功能薄膜材料；（4）电磁波吸波材料；（5）特种热致相变材料。研究方向（1）纳米光催化材料。主要包括纳米二氧化钛的低温快速水热合成、纳米二氧化钛的掺杂、纳米二氧化钛薄膜、纳米二氧化钛在室内空气净化和污水处理中的应用以及纳米二氧化钛的超亲水性等；（2）陶瓷材料的新型合成与制备技术。主要包括纳米陶瓷粉体、晶须、纤维的可控合成，陶瓷材料的低成本、环保合成技术；（3）光子晶体制备技术。主要包括微波段三维光子晶体的制备以及二维光子晶体（微腔）的设计与制备。主要成就科研项目1.973课题，微波段负折射击结构的研究。2.国家自然科学基金，氮掺杂纳料TiO2的水热合成及其掺杂机理研究。3.新世纪优秀人才计划基金。4.国家“863”计划重大课题，高可见光活性氮掺杂纳米TiO2粉体的规模化制备技术及应用5.国家自然科学基金，过渡金属离子掺杂对TiO2光催化性能的影响研究6.企业横向课题，氮掺杂纳米二氧化钛室内墙用空气净化喷剂中试开发7.企业横向课题，氮掺杂纳米二氧化钛空气净化产品的产业化研究发表论文（1）邀请报告：曹文斌，PreparationofNanocrystallineN-dopedTiO2PowdersbyHydrothermalMethod，InternationalSymposiumonEco-materialsProcessingandDesign,Jan13-16,2009（2）参编《非金属导电功能材料》，李福_等编著，总字数345千字，参编第一章《导电陶瓷材料》，字数50千字，化学工业出版社，北京2007年1月，书号：ISBN978-7-50259587-6（3）JingMA,YiWEI,Wen-XiuLIU,andWen-BinCAO,PreparationofNanocrystallineFe-dopedTiO2PowdersasVisible-LightResponsivePhotocatalyst,JournalofResearchonChemicalIntermediates,inpress（4）Wen-XiuLIU,JingMA,Xiao-GuangQU,andWen-BinCAO,HydrothermalSynthesisof(Fe,N)co-dopedTiO2PowdersandTheirPhotocatalyticPropertiesunderVisibleLightIrradiation,JournalofResearchonChemicalIntermediates,inpress（5）Xiao-GuangQU,Wen-XiuLIU,JingMA,andWenbinCAO,ResearchonPhotodegradationofFormaldehydebyNanocrystallineN-TiO2PowdersunderVisibleLightIrradiation,JournalofResearchonChemicalIntermediates,inpress（6）Rong-LiangHE,YiWEI,Wen-BinCAO,Preparationof(Fe,N)-dopedTiO2PowdersandTheirAntibacterialActivitiesunderVisibleLightIrradiation,J.NanoscienceandNanotechnology,Vol.9,1094-7,2009（7）JingZhao,WenbinCao,ChangchunGe,YongshengTan,YanZhangandQunxingFei,Researchonlaserengineerednetshapingofthick-wallnickel-basedalloyparts,RapidPrototypingJournal,Vol.15（1）,2009,24-28.（8）ZiqiangWang,LiemingLi,DanWang,WenbinCao.JournalofAppliedPhysics:Appl.Phys,41（2008）:205108.（9）Wangfu，Caowenbin，Sunjialin，HeRongliang．PreparationofultrafineSiCpowdersbycarbothermalreduction．KeyEngineeringMaterials，2008，368-372：821~823.（10）ZiqiangWang,LiemingLi,DanWang,WenbinCao.IEEE/LEOS,p537~539,2007.申请专利（1）葛昌纯、曹文斌等，一种制备碳化硅/碳，碳化硼/碳功能梯度材料的方法，专利号：01100449.5，授权公告日：2004.09.01。（2）曹文斌、李艳红等，一种氮掺杂锐钛矿型纳米二氧化钛的制备方法，专利号：ZL200510011665.3，授权公告日：2007.06.20。（3）曹文斌、张小宁等，氮掺杂纳米二氧化钛改性光催化涂料及其制备方法，专利号：ZL200510011793.8，授权公告日：2007.09.05。（4）曹文斌、李艳红、赵靖、李江涛，应用于选区激光烧结快速成型的陶瓷粉末材料的制备方法，专利号：ZL200510012062.5，授权公告日：2007.12.26。（5）曹文斌、赵靖、葛昌纯、谭永生、张雁、费群星（与625所合作），一种用于激光烧结成型镍基合金粉末及其制备方法，专利号：ZL200510011864.4，授权公告日：2008.03.05（6）曹文斌、冉凡勇等，高相变温度、高比表面积锐钛矿型纳米二氧化钛的制备方法，申请号：200510070865.6，申请日：2005.05.20，公开日：2005.10.26，公开号：CN1686823。（7）谭永生、张雁、费群星、曹文斌、赵靖（与625所合作），一种镍基合金粉末激光熔覆烧结成型方法，申请号：200510077332.0，申请日：2005.06.22，公开日：2006.12.27，公开号：CN1883852。（8）曹文斌、李艳红等，直接热处理法制备氮掺杂纳米二氧化钛，申请号：200510012297.4，申请日：2005.08.03，公开日：2006.02.22，公开号：CN1736584。（9）软件著作权登记：曹文斌，徐磊，用于快速原型技术的实体模型直接切片软件，登记号：2005SRBJ1404，2005年。(1)曹文斌、李艳红等，一种氮掺杂锐钛矿型纳米二氧化钛的制备方法，专利号：ZL200510011665.3，授权公告日：2007.06.20；(2)曹文斌、张小宁等，氮掺杂纳米二氧化钛改性光催化涂料及其制备方法，专利号：ZL200510011793.8，授权公告日：2007.09.05；(3)曹文斌、赵靖、葛昌纯、谭永生、张雁、费群星,一种用于激光烧结成型镍基合金粉末及其制备方法,专利号：ZL200510011864.4，授权公告日：2008.03.05；(4)曹文斌，刘文秀，邵威娜，许军娜，一种可见光响应二氧化钛光催化液的制备方法，专利号：ZL201210020193.8，授权公告日：2014.01.15；(5)曹文斌，刘文秀，许军娜，邵威娜，一种可见光响应水性光催化喷涂浆料的制备方法，申请号：201210050444.7，授权公告日：2014.03.26；(6)曹文斌，刘文秀，许军娜，一种用于自清洁玻璃的二氧化钛溶胶的制备方法，专利号：201210339236.9,授权公告日：2014.07.23；(7)曹文斌，刘文秀，全海芹等，一种防污闪绝缘子的制备方法，申请号：201310211312.2；(8)曹文斌，全海芹，李尧，刘文秀，一种气相光催化反应装置，申请号：201310381488.2；(9)曹文斌，王法国，李尧，金海波等，一种氧化钒溶胶的制备方法，申请号：201310404343.X；(10)曹文斌，匡健磊，一种低温快速合成a-SiC微粉的方法．申请号：201210377744.6；获奖记录（1）聚变堆中面向等离子体功能梯度材料的设计、制备与评价，中国材料研究学会科学技术奖二等奖，排名第5，中国材料研究学会，2008.11(081-04）（2）材料学专业两年制试点班研究生计算机教学研究探索，北京科技大学第23届教育教学成果二等奖，北京科技大学，2008.06（3）北京科技大学双语教学评比二等奖，2007.12（4）2005材料科学与工程学院本科教学质量优秀奖（5）2004材料科学与工程学院本科教学质量优秀奖（6）职工计算机网络大赛优秀奖，北京市总工会，2002（7）教育部科技成果“耐高温等离子体冲刷的功能梯度材料研究”，登记号360-01-20060493-02，排名第4。（8）北京市科技新星（2003）（9）教育部新世纪优秀人才（2007）（10）北京市优秀人才（2011）（11）中国建筑材料科技进步奖二等奖（2011）学术任职（1）中国感光学会光催化专业委员会委员（2）《材料工程》杂志编委（3）美国陶瓷学会会员

作者： 张金龙 定价：￥ 20.00 元出版社： 华东理工大学出版社出版日期： 2004年12月ISBN： 7-5628-1609-3/O112开本： 16 开类别： 物理化学,化学工程及设备,精细化工,材料科学页数： 184 页简介本书作者根据近年来的研究结果并结合国内外最近的研究成果，着重介绍了集中于界面过程的多相光催化原理，分子和半导体底物中的电子激发过程，并着重阐述半导体催化剂的表面改性等。目录第一章 光催化中的电子过程第二章 TiO2光催化剂的结构、表面性能及其制备第三章 贵金属沉积对光催化活性的影响第四章 复合半导体光催化剂第五章 非金属掺杂光催化剂第六章 光催化过程中的过渡金属离子第七章 染料敏化二氧化钛光催化第八章 分子筛中高分散催化剂的定域结构，激发态和光催化反应活性第九章 非均相光催化第十章 二氧化钛光催化膜

有机太阳能电池是以有机半导体材料作为光电转换材料直接或间接将太阳能转变为电能的器件。有机半导体材料主要包括有机高分子材料、有机小分子材料，从广义的角度来说，凡是涉及有机半导体材料的太阳能电池都可称为有机太阳能电池。各类有机太阳能电池的激子分离和电荷传输的机理具有很大的不同，因而有机材料在该类电池中的作用也有很大差别。按照结构和光伏机理，有机太阳能电池可分为肖特基有机电池、异质结有机电池和染料敏化电池；按照使用材料的物理状态，有机太阳能电池也可分为染料敏化电池和全固态有机太阳能电池，全固态有机太阳能电池又可以分为有机小分子太阳能电池和有机聚合物太阳能电池。肖特基电池肖特基电池是最早期的有机太阳能电池，即在真空条件下把有机半导体染料如酞菁等蒸镀在基板上形成夹心式单层结构。对于肖特基型电池而言光激发形成的激子，在肖特基结的扩散层内被节区的电场驱使下实现正负电荷分离；在器件中其它位置上形成的激子，必须先移动到扩散层内才可能形成对光电流的贡献，而有机染料内激子的迁移距离相当有限，通常<10nm，因此大多数激子在分离成电子和空穴之前就发生了复合，导致该类器件的光电转换效率较低异质结有机太阳能异质结有机太阳能电池分为双层异质结电池、体异质结太阳能电池和扩散双层异质结电池等几种较常见的结构，其中体异质结太阳能电池是目前有机聚合物太阳能电池研究中最主要的器件结构。体异质结结构简单说就是将施主材料和受主材料混合分布在同一层中，从而大大增加了施主/受主界面的面积，使得激子能够运动非常短的距离就可以得到有效分离。另一方面，将两种材料混合在一起之后，若其中一种材料具有良好的成膜性，则可通过旋涂、喷墨打印等方式制备活性层，不需真空过程，可很大程度上简化器件的制备过程，大幅降低器件成本。染料敏化太阳能电池染料敏化太阳能电池主要是模仿光合作用原理，以TiO2，ZnO，SnO2等宽禁带的氧化物型纳米级半导体为电极，使用染料敏化、无机窄禁带半导体敏化、过渡金属离子掺杂敏化、有机染料/无机半导体复合敏化以及TiO2表面沉积贵金属等方法制成的太阳能电池。目前染料敏化太阳能电池的效率已经>11%，这种电池的突出优点是原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。但是由于其有源层呈液态，易泄漏、易结晶，故人们的研究方向逐步转向全固态有机太阳能电池，即以酞菁、卟琳、芘、叶绿素等为基体材料的有机小分子太阳能电池和以有机聚合物为基体材料的有机聚合物太阳能电池。而按照有机半导体层材料的差别，全固态有机太阳能电池又可分单层（单一有机或聚合物材料）结构、双层（给体，受体）异质结结构和本体（给体/受体共混）异质结结构。最初的全固态有机太阳能电池都是单层结构，即肖特基电池；双层和本体（给体/受体共混）异质结结构即上面所提到的异质结太阳能电池。

TiO2的掺杂主要有非金属掺杂、金属掺杂以及共掺杂三类。先选好掺杂源（N掺杂可以为氨水，金属掺杂源为金属盐类，Fe(NO3)3 等），在制备体系时加上一定量即可。下面给出本人做的N掺杂制备具体流程：分别量取10 mL无水乙醇、15 mL去离子水和5 mL氨水，混和均匀后制得A液，另外量取10 mL无水乙醇和6.8 mL钛酸四丁酯（0.02moL）混和均匀后制得B液，磁力搅拌下，将B液逐滴滴入A液中，并控制滴加速度，将形成的混和液转移到以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，控制填充度为80 %，于150℃水热温度下保温8 h。得到的产物用去离子水和无水乙醇离心洗涤数次，经80 ℃真空干燥后制得浅黄色纳米掺NTiO2粉末。

TiO2的掺杂主要有非金属掺杂、金属掺杂以及共掺杂三类。先选好掺杂源（N掺杂可以为氨水，金属掺杂源为金属盐类，Fe(NO3)3等），在制备体系时加上一定量即可。下面给出本人做的N掺杂制备具体流程：分别量取10mL无水乙醇、15mL去离子水和5mL氨水，混和均匀后制得A液，另外量取10mL无水乙醇和6.8mL钛酸四丁酯（0.02moL）混和均匀后制得B液，磁力搅拌下，将B液逐滴滴入A液中，并控制滴加速度，将形成的混和液转移到以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，控制填充度为80%，于150℃水热温度下保温8h。得到的产物用去离子水和无水乙醇离心洗涤数次，经80℃真空干燥后制得浅黄色纳米掺NTiO2粉末。

纳米二氧化钛掺杂镧负载金项目：对纳米二氧化钛使用微乳液法进行镧掺杂改性，并负载金，大幅度提高选择催化反应活性。微乳液法可在常温常压下进行，反应速度可控，粒度可控。镧掺杂改性能够抑制相变，提高光电子-空穴分离效率，进而提高光催化活性。 负载金可加大温度宽带范围，减少催化剂失活。 参考河北麦森钛白粉

应该是改性问题吧~~~纳米二氧化钛的改性方法很多, 近年来,人们主要从以下两个方面入手,提高 TiO2光催化剂的光谱响应范围和光催化效率。其一是通过掺杂等手段降低 TiO2的禁带宽度,增加其吸收波长。主要采用的方法有: 1)掺杂过渡金属: 金属离子掺杂可在半导体表面引入缺陷位置或改变结晶度,成为电子或空穴的陷阱而延长寿命;2)表面光敏化:将光活性化合物化学吸附或物理吸附于催化剂表面从而扩大激发波长范围, 增加光催化反应的效率; 3)表面螯合及衍生作用: 含硫化合物、OH-和乙二胺四乙酸 (EDTA )等螯合剂能影响一些半导体的能带位置,使导带移向更负的位置。其二是加入电子俘获剂,使光生电子和空穴有效分离,降低 e-和 h+的复合速率, 主要采用的方法有: 1)贵金属沉积: TiO2 表面沉积适量的贵金属, 有利于光生电子和空穴的有效分离以及降低还原反应(质子的还原、溶解氧的还原)的超电压, 大大提高了催化剂的活性, 研究最多的为 Pt的沉积, 其次Ag 、Pd和 Nb等金属的掺杂也能降低 TiO2 的带隙能; 2)复合半导体: 不同金属离子的配位及电负性不同而产生过剩电荷, TiO2与半导体复合后增加半导体吸收质子或电子的能力, 从而提高催化剂的活性。在二元复合半导体中, 两种半导体之间的能级差能使电荷有效分离; 3)电子捕获剂: 加入O2、H2O2和过硫酸盐等电子捕获剂, 可以捕获光生电子,降低 e-与 h+的复合几率, 从而提高光催化效率。

锐钛矿TiO2中的每个八面体与周围8个八面体相连,金红 事实上锐钛矿可以看做是一种四面 石TiO2中每个八面体与周围10个八面体相连。体结构,而金红石和板钛矿则是晶格稍有畸变的八面体结构。 TiO2能带结构 TiO2能带是由充满电子的价带(valanceband, VB)和空的导带(conduetionband, CB) 构成,光催化反应的量子效率低(理论上不会超过20%)是其难以实用化的最为关键因素之一。光催化反应的量子效率取决于载流子的复合几率，载流子复合过程则主要取决于两个因素：载流子在催化剂表面的俘获过程和表面电荷迁移过程。增加载流子的俘获或提高表面电荷迁移速率能够抑制电荷载流子复合，增加光催化反应的量子效率。电子和空穴复合的速率很快，在TiO2表面其速率在10-9s以内，而载流子被俘获的速率相对较慢，通常在10-7~10-8s(Hoffmann，1995)。所以为了有效俘获电子或空穴，俘获剂在催化剂表面的预吸附是十分重要的。催化剂的表面形态、晶粒大小、晶相结构及表面晶格缺陷均会影响载流子复合及电荷迁移过程。如果反应液中存在一些电子受体能够及时与电子作用，通常能够抑制电子空穴的复合，如Elmorsi(2000)发现溶液中含10-3M的Ag+时，其光催化效率提高，原因在于Ag+作为电子受体与电子反应生成金属银，从而减少了空穴．电子对复合的几率。尽管通常认为电子被俘获的过程相对于载流子复合过程要慢得多，但Joseph(1998)等人发现当光强很弱时，在ns时间范围内电子吸收谱主要取决于电子在催化剂表面的俘获，而fs至ps范围以及ms以上时电子吸收谱则取决于载流子的复合，即在ns时间尺度电子被俘获的过程相对于电子．空穴复合的过程更具有优势，如果没有空穴俘获剂的存在，数ms后仍能测到电子的存在。

1.固体超强酸催化制备丙烯酸十八酯 【刊名】 云南大学学报(自然科学版), 编辑部邮箱 2006年 01期 【作者】 刘祥义 徐晓军 杨宇明 【机构】 云南昆明 西南林学院 昆明理工大学环境科学与工程学院 【关键词】 丙烯酸 十八醇 丙烯酸十八酯 固体超强酸 酯化 【英文关键词】 acrylic acid octadecyl alcohol octadecyl acrylate solid super acid melt esterification 【中英文摘要】 以丙烯酸和十八碳醇为原料,采用固体超强酸SO42-/TiO2为催化剂及直接酯化法制备丙烯酸十八酯.研究了丙烯酸与十八醇的摩尔比、催化剂和阻聚剂的质量分数、反应温度及反应时间对反应的影响,并用红外光谱对产物进行了表征.由实验得出的最佳合成条件是:丙烯酸与十八醇的摩尔比为1.2∶1,固体超强酸及对苯二酚的质量分数分别为6%,0.8%,反应温度为120℃,反应时间为3 h,在此反应条件下,酯的产率可达97%. 2.固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2催化合成亚油酸乙酯 【刊名】 精细化工, 编辑部邮箱 2005年 01期 【作者】 吴伟 刘一夫 何剑镔 马方伟 郑文涛 张密林 【机构】 黑龙江大学化学化工与材料学院 黑龙江哈尔滨 黑龙江哈尔滨 150080哈尔滨工程大学化工学院黑龙江哈尔滨 哈尔滨工程大学化工学院 【关键词】 固体超强酸 亚油酸 亚油酸乙酯 酯化 【英文关键词】 solid super acid linoleic acid ethyl linoleate esterification 【中英文摘要】 用两相滴定沉淀法制备了SO2-4/TiO2固体超强酸催化剂,得到了适合亚油酸酯化的催化剂制备工艺条件:硫酸浸渍浓度0 75mol/L,浸渍时间4h,焙烧温度450℃,焙烧时间4h。首次将该催化剂用于亚油酸的酯化反应催化合成亚油酸乙酯,考察了物料比、反应时间、催化剂用量对亚油酸与乙醇酯化反应的影响规律,最佳反应条件为:n(无水乙醇)/n(亚油酸)=4,w(催化剂)=3%(相对于亚油酸),反应时间8h,亚油酸转化率可达93%。3.固体超强酸催化剂的研究进展 【刊名】 辽宁化工, 编辑部邮箱 2005年 01期 【作者】 周治峰 【机构】 辽宁省石油化学工业技术经济信息中心 辽宁沈阳 【关键词】 固体超强酸 酯化反应 缩醛反应 【英文关键词】 Solid super acid Esterification reaction Ketal reaction 【中英文摘要】 介绍了固体超强酸催化剂的特点和制备方法,讨论了固体超强酸催化剂对缩醛(酮)反应、酯化反应等反应催化作用,展望了固体超强酸催化剂的研发趋势。4. 固体超强酸S_2O_8~(2-)/TiO_2-ZrO_2催化合成柠檬酸三丁酯 【刊名】 应用化工, 编辑部邮箱 2005年 01期 【作者】 汪显阳 【机构】 安徽医科大学化学教研室 安徽合肥 【关键词】 固体超强酸 S2O82-/TiO2ZrO2 柠檬酸三丁酯 催化剂 酯化 【英文关键词】 solid superacid S_2O_8~（2-）/TiO_2-ZrO_2 tributyl citrate catalyst esterification 【中英文摘要】 以固体超强酸S2O82-/TiO2 ZrO2为催化剂合成了柠檬酸三丁酯,考察了催化剂制备条件对催化活性的影响,以及酸醇摩尔比、反应时间、催化剂用量诸因素对酯化率的影响。实验表明:S2O82-/TiO2 ZrO2具有良好的催化活性。在0.5mol/L(NH4)2S2O8溶液中浸渍TiO2 ZrO2,过滤后于500℃下焙烧3h,得到的催化剂活性最高;当酸醇摩尔比为1∶4,反应时间为3h,催化剂用量为反应物总量的1.5%时,酯化率可达98.5%以上。5. 邻二甲苯和苯乙烯在WO_3/ZrO_2固体超强酸的烷基化反应 【刊名】 石油化工高等学校学报, 编辑部邮箱 2005年 01期 【作者】 任立国 赵崇峰 高文艺 【机构】 辽宁石油化工大学石油化工学院 辽宁抚顺 【关键词】 固体超强酸 烷基化 1-苯基-1-（3 4-二甲基苯基）-乙烷 【英文关键词】 Solid superacid Alkylation PXE 【中英文摘要】 通过沉淀、老化、过滤、洗涤、干燥、浸渍、焙烧等过程,从ZrOCl2·8H2O和(NH4)6H2W12O40制备了WO3/ZrO2固体超强酸催化剂;用Hammett指示剂法和吡啶吸附的FT-IR光谱法测定了其酸强度和酸中心类型;研究了以邻二甲苯和苯乙烯制备1-苯基-1-(3,4-二甲基苯基)-乙烷(PXE)的烷基化反应,考察了催化剂的焙烧温度、WO3的负载量、反应温度、反应时间、催化剂用量对反应的影响以及催化剂稳定性。结果表明,在750～850℃,WO3的负载量为5%～15%的WO3/ZrO2体系可以形成超强酸,其表面上同时存在Lewis酸中心和Bronsted酸中心,并且可以相互转化;WO3/ZrO2固体超强酸催化剂在苯乙烯和邻二甲苯的烷基化反应中表现出良好的催化性能和稳定性;该反应的最佳实验条件为:反应温度为100℃,n(邻二甲苯)/n(苯乙烯)=5.0,反应时间为5h,催化剂用量为2.0g。6. 固体超强酸催化合成己二酸二乙酯的研究 【刊名】 天津化工, 编辑部邮箱 2005年 01期 【作者】 王龙杰 卢泽勤 【机构】 广西桂林 广西师范大学化学化工学院 广西师范大学学报编辑部 【关键词】 己二酸二乙酯 TiO2-ZrO2/SO42-固体超强酸 催化 合成 【英文关键词】 diethyl adipate TiO2-ZrO2/SO42- solid superacid catalysis synthesis 【中英文摘要】 用复合型固体超强酸TiO2-ZrO2/SO42-作催化剂,催化合成了己二酸二乙酯。考察了反应时间、原料配比、催化剂用量等对反应的影响,确定了酯化反应最佳反应条件,在此条件下,己二酸二乙酯产率达96.5%。 7.复合型固体超强酸SO_4~(2-)/Al_2(Fe_2O_4)_3催化合成环己烯 【刊名】 昌吉学院学报, 编辑部邮箱 2005年 01期 【作者】 祁洪江 张志宏 薛来奇 【机构】 昌吉学院化学工程系 新疆昌吉 【关键词】 固体超强酸SO42-/Al2（Fe2O4）3 催化 环己烯 【中英文摘要】 应用新型复合型固体催化剂SO4 2 - /Al2 (Fe2 O4 ) 3作为环己醇的脱水剂,成功地制备了环己烯,并对催化剂用量,反应温度和反应时间的影响进行了探讨,实验结果表明:SO4 2 - /Al2 (Fe2 O4 ) 3是环己醇脱水制备环己烯的良好催化剂,且反应时间短,后处理容易,催化剂用量少,可重复使用,收率高。脱水反应的最佳工艺条件为:催化剂用量为环己醇质量的6% ,反应温度为1 5 0℃,Al/Fe=1 :2 (摩尔比) ,反应时间为0 .9h 题名 来源 年期 来源数据库 11 磁性纳米固体超强酸的制备研究 应用科技 2005/01 中国学术期刊全文数据库 12 复合型固体超强酸SO_4~(2-)/Al_2(Fe_2O_4)_3催化合成环己烯 昌吉学院学报 2005/01 中国学术期刊全文数据库 13 金属掺杂纳米固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2的IR考察 光谱学与光谱分析 2005/03 中国学术期刊全文数据库 14 稀土固体超强酸催化合成草酸二丁酯 化工时刊 2005/02 中国学术期刊全文数据库 15 磁性硫酸根/氧化铁(?)氧化锆固体超强酸催化合成癸二酸二丁酯 化学工业与工程技术 2005/01 中国学术期刊全文数据库 16 BST型固体超强酸催化剂的制备 化学工业与工程 2005/03 中国学术期刊全文数据库 17 SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸掺杂可剥离膜的放射性去污性研究 功能材料 2005/04 中国学术期刊全文数据库 18 SO_4~(2-)/TiO_2-SiO_2固体超强酸的制备及应用 安徽工业大学学报(自然科学版) 2005/03 中国学术期刊全文数据库 19 稀土固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2/Sm~(3+)催化合成二芳基乙烷的研究 化学工程师 2005/04 中国学术期刊全文数据库 20 磁性纳米固体超强酸催化剂（SO_4～（2-）/ZrO_2-Ni_（0.5）Fe_（2.5）O_4）的合成及性能研究 哈尔滨工程大学 2004 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 21 新型固体超强酸S_2O_8~(2-)/TiO_2在酯化反应中的催化性能研究 中国化学会2005年中西部十五省（区）、市无机化学化工学术交流会论文集 2005 中国重要会议论文全文数据库 22 稀土固体超强酸Nd_2O_3-Fe_2O_3/SO_4~(2-)的制备、表征及催化合成邻苯二甲酸二丁酯的研究 化学工程师 2005/04 中国学术期刊全文数据库 23 纳米固体超强酸SO_4~(2-)Fe_2O_3的制备及其应用研究 化学世界 2005/01 中国学术期刊全文数据库 24 固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2合成醋酸仲丁酯 辽宁化工 2005/04 中国学术期刊全文数据库 25 固体超强酸催化剂S_2O_8~(2-)/ZrO_2-SiO_2-Sm_2O_3的酸性研究 内蒙古大学学报(自然科学版) 2005/03 中国学术期刊全文数据库 26 SO_4~(2-)/TiO_2-Al_2O_3固体超强酸催化合成乙酸正戊酯的正交试验研究 吉林师范大学学报(自然科学版) 2005/01 中国学术期刊全文数据库 27 固体超强酸催化合成氯乙酸异辛酯 天津化工 2005/02 中国学术期刊全文数据库 28 固体超强酸SO_(2-)~4/TiO_2-ZrO_2催化合成邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP) 唐山学院学报 2005/02 中国学术期刊全文数据库 29 稀土固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2/La~(3+)催化合成邻苯二甲酸二丁酯 西安科技大学学报 2005/01 中国学术期刊全文数据库 30 稀土掺杂固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2催化合成二芳基乙烷的研究 稀土 2005/02 中国学术期刊全文数据库 还有很多固体超强酸催化剂的使用事例。我只复制了题目和出处，以及部分摘要。共有500多篇相关文献。我国此方面研究不算前沿。如真要写此方面的东西，可以查阅适当外文资料。

应该是改性问题吧~~~纳米二氧化钛的改性方法很多, 近年来,人们主要从以下两个方面入手,提高 TiO2光催化剂的光谱响应范围和光催化效率。其一是通过掺杂等手段降低 TiO2的禁带宽度,增加其吸收波长。主要采用的方法有: 1)掺杂过渡金属: 金属离子掺杂可在半导体表面引入缺陷位置或改变结晶度,成为电子或空穴的陷阱而延长寿命;2)表面光敏化:将光活性化合物化学吸附或物理吸附于催化剂表面从而扩大激发波长范围, 增加光催化反应的效率; 3)表面螯合及衍生作用: 含硫化合物、OH-和乙二胺四乙酸 (EDTA )等螯合剂能影响一些半导体的能带位置,使导带移向更负的位置。其二是加入电子俘获剂,使光生电子和空穴有效分离,降低 e-和 h+的复合速率, 主要采用的方法有: 1)贵金属沉积: TiO2 表面沉积适量的贵金属, 有利于光生电子和空穴的有效分离以及降低还原反应(质子的还原、溶解氧的还原)的超电压, 大大提高了催化剂的活性, 研究最多的为 Pt的沉积, 其次Ag 、Pd和 Nb等金属的掺杂也能降低 TiO2 的带隙能; 2)复合半导体: 不同金属离子的配位及电负性不同而产生过剩电荷, TiO2与半导体复合后增加半导体吸收质子或电子的能力, 从而提高催化剂的活性。在二元复合半导体中, 两种半导体之间的能级差能使电荷有效分离; 3)电子捕获剂: 加入O2、H2O2和过硫酸盐等电子捕获剂, 可以捕获光生电子,降低 e-与 h+的复合几率, 从而提高光催化效率。

硫化镉(CdS)和氧化锌(ZnO)作为光触媒材料，由于这两者的化学性质不稳定，会在光催化的同时发生光溶解，溶出有害的金属离子具有一定的生物毒性，故发达国家目前已经很少将它们用作为民用光催化材料，部分工业光催化领域还在使用。优点是可见光响应，催化效率高。二氧化钛是最常用的，因为他的化学性质稳定，而且无毒无害，价格低廉。缺点是紫外光响应，不能最大化利用太阳能，虽然通过掺杂可以达到可见光响应，但是效率比较低。

光催化材料是由CeO2（70%-90%） ZrO2（30%-10%）组成，形成ZrO2稳定CeO2的均匀复合物，外观呈浅黄色，具有纳米层状结构，在 1000℃ 经4小时老化后，比表面仍较大（>15M# G），因此高温下也能保持较高的活性。　　用途:适用于高温催化材料,如汽车尾气催化剂 技术背景——能源危机和环境问题人类目前使用的主要能源有石油、天然气和煤炭三种。根据国际能源机构的统计，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。值得注意的是，中国剩余可开采储蓄仅为1390亿吨标准煤，按照中国2003年的开采速度16.67亿吨/年，仅能维持83年。中国石油资源不足，天然气资源也不够丰富，中国已成为世界第二大石油进口国。因此，开发新能源，特别是用清洁能源替代传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，保护环境改善城市空气质量早已经成为关乎社会可持续发展的重大课题。中国能源发展方向可以锁定在前景看好的五种清洁能源: 水电、风能、太阳能、氢能和生物质。 太阳能不仅清洁干净，而且供应充足，每天照射到地球上的太阳能是全球每天所需能源的一万倍以上。直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、直接、有效的方法。为此，中国政府制定实施了“中国光明工程”计划。模仿自然界植物的光合作用原理和开发出人工合成技术被称为“21世纪梦”的技术。它的核心就是开发高效的太阳光响应型半导体光催化剂。目前国内外光催剂的研究多数停留在二氧化钛及相关修饰。尽管这些工作卓有成效，但是在规模化利用太阳能方面还远远不够。因此搜寻高效太阳光响应型半导体作为新型光催化剂成为当前此领域最重要的课题。二， 光催化材料的基本原理 半导体在光激发下，电子从价带跃迁到导带位置，以此，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴。利用光生电子-空穴对的还原氧化性能，可以降解周围环境中的有机污染物以及光解水制备H2和O2。 高效光催化剂必须满足如下几个条件： （1）半导体适当的导带和价带位置，在净化污染物应用中价带电位必须有足够的氧化性能，在光解水应用中，电位必须满足产H2和产O2的要求。（2）高效的电子-空穴分离能力，降低它们的复合几率。（3）可见光响应特性：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能的4%，如何利用可见光乃至红外光能量，是决定光催化材料能否在得以大规模实际应用的先决条件。常规anatase-type TiO2 只能在紫外光响应，虽然通过搀杂改性，其吸收边得以红移，但效果还不够理想。 因此，开发可见光响应的高效光催化材料是该领域的研究热点。只是，现在的研究状况还不尽人意。三， 光催化材料体系的研究概况 从目前的资料来看，光催化材料体系主要可以分为氧化物，硫化物，氮化物以及磷化物 氧化物：最典型的主要是TiO2及其改性材料。目前，绝大部分氧化物主要集中在元素周期表中的d区， 研究的比较多的是含Ti，Nb，Ta的氧化物或复合氧化物。其他的含W，Cr，Fe，Co，Ni，Zr等金属氧化物也见报道。个人感觉，d区过渡族金属元素氧化物经过炒菜式的狂轰乱炸后，开发所谓的新体系光催化已经没有多大潜力。目前，以日本学者J. Sato为代表的研究人员，已经把目光锁定在p区元素氧化物上，如含有Ga，Ge，Sb，In，Sn，Bi元素的氧化物。 硫化物：硫化物虽然有较小的禁带宽度，但容易发生光腐蚀现象，较氧化物而言，稳定性较差。主要有ＺnＳ，ＣdＳ等 氮化物：也有较低的带系宽度，研究得不多。有Ｔa／Ｎ，Ｎb／Ｎ等体系 磷化物：研究很少，如ＧaＰ按照晶体/颗粒形貌分类： （1）层状结构 **半导体微粒柱撑于石墨及天然/人工合成的层状硅酸盐 **层状单元金属氧化物半导体如：V2O5，MoO3，WO3等 **钛酸，铌酸，钛铌酸及其合成的碱（土）金属离子可交换层状结构和半导体微粒柱撑于层间的结构 **含Bi层状结构材料，(Bi2O2)2+(An-1BnO3n+1)2- (A=Ba，Bi，Pb；B=Ti，Nb，W)，钙钛矿层 (An-1BnO3n+1)2-夹在(Bi2O2)2+层之间。典型的有：Bi2WO6，Bi2W2O9，Bi3TiNbO9 **层状钽酸盐：RbLnTa2O7(Ln=La,Pr,Nd,Sm) （2）通道结构 比较典型的为BaTi4O9，A2Ti6O13（A=K，Na，Li，等）。这类结构往往比层状结构材料具有更为优异的光催化性能。研究认为，其性能主要归咎于金属-氧多面体中的非对称性，产生了偶极距，从而有利于电子和空穴分离 （3）管状结构：在钛酸盐中研究较多 （4）晶须或多晶一维材料 经由VLS，VS，LS（如水热合成，熔盐法）机制可制备一维材料； 液相合成中的软模化学法制备介孔结构的多晶一维材料 对于该种行貌的材料，没有迹象表明，其光催化性能得以提高 （5）其他形状复杂的晶体或粉末颗粒 最典型的是ZnO材料，根据合成方法不同，其行貌也相当丰富四，提高光催化材料性能的途径 （1）颗粒微细纳米化 降低光生电子-空穴从体内到表面的传输距离，相应的，它们被复合的几率也大大降低。 （2）过度金属掺杂和非金属掺杂 金属：掺杂后形成的杂质能级可以成为光生载流体的捕获阱，延长载流子的寿命。Choi以21种金属离子对TiO2光催化活性的影响，表明Fe3+，Mo5+，Re5+，Ru3+，V4+，Rh3+能够提高光催化活性，其中Fe3+的效果最好。具有闭壳层电子构型的金属离子如Li+，Al3+，Mg2+，Zn2+，Ga2+，Nb5+，Sn4+对催化性影响甚微 非金属：TiO2中N，S，C，P，卤族元素等 对于掺杂，个人的认识，其有如下效应： **电价效应：不同价离子的掺杂产生离子缺陷，可以成为载流子的捕获阱，延长其寿命；并提高电导能力 **离子尺寸效应：离子尺寸的不同将使晶体结构发生一定的畸变，晶体不对性增加，提高了光生电子-空穴分离效果 **掺杂能级：掺杂元素电负性大小的不同，带隙中形成掺杂能级，可实现价带电子的分级跃迁，光响应红移 （3）半导体复合 利用异种半导体之间的能带结构不同，复合后，如光生电子从A粉末表面输出，而空穴从B表面导出。也即电子和空穴得到有效分离 （4）表面负载 将半导体纳米粒子固定技术在不同的载体上（多孔玻璃、硅石、分子筛等）制备分子或团簇尺寸的光催化剂。 （5）表面光敏 利用具有较高重态的具有可见光吸收的有机物，在可见光激发下，电子从有机物转移到半导体粉末的导带上。该种方法不具有实用性，一方面，有机物的稳定性值得质疑；另一考虑的是经济因素 （6）贵金属沉积 贵金属：Pt, Au, Pd, Rh, Ni, Cu, Ag,等 （7）外场耦合 热场，电场，磁场，微波场，超声波场 目前，研究较多的是电场效应。其他场的研究也不少见，效果一般，更多的是从工艺层次来说明效果，所谓理论的东西不多 回答

隔离和粉底的作用,

答：根据二氧化钛形貌、结构、负载和反应条件，差距很大的。文献报道高的能到光子收率90%以上，低的基本没有。

　　光催化材料是由CeO2（70%-90%） ZrO2（30%-10%）组成，形成ZrO2稳定CeO2的均匀复合物，外观呈浅黄色，具有纳米层状结构，在 1000℃ 经4小时老化后，比表面仍较大（>15M# G），因此高温下也能保持较高的活性。　　用途：适用于高温催化材料，如汽车尾气催化剂 技术背景——能源危机和环境问题　　人类目前使用的主要能源有石油、天然气和煤炭三种。根据国际能源机构的统计，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。值得注意的是，中国剩余可开采储蓄仅为1390亿吨标准煤，按照中国2003年的开采速度16.67亿吨/年，仅能维持83年。中国石油资源不足，天然气资源也不够丰富，中国已成为世界第二大石油进口国。因此，开发新能源，特别是用清洁能源替代传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，保护环境改善城市空气质量早已经成为关乎社会可持续发展的重大课题。中国能源发展方向可以锁定在前景看好的五种清洁能源： 水电、风能、太阳能、氢能和生物质。　　太阳能不仅清洁干净，而且供应充足，每天照射到地球上的太阳能是全球每天所需能源的一万倍以上。直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、直接、有效的方法。为此，中国政府制定实施了“中国光明工程”计划。模仿自然界植物的光合作用原理和开发出人工合成技术被称为“21世纪梦”的技术。它的核心就是开发高效的太阳光响应型半导体光催化剂。目前国内外光催剂的研究多数停留在二氧化钛及相关修饰。尽管这些工作卓有成效，但是在规模化利用太阳能方面还远远不够。因此搜寻高效太阳光响应型半导体作为新型光催化剂成为当前此领域最重要的课题。　　二， 光催化材料的基本原理　　半导体在光激发下，电子从价带跃迁到导带位置，以此，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴。利用光生电子-空穴对的还原氧化性能，可以降解周围环境中的有机污染物以及光解水制备H2和O2。　　高效光催化剂必须满足如下几个条件： （1）半导体适当的导带和价带位置，在净化污染物应用中价带电位必须有足够的氧化性能，在光解水应用中，电位必须满足产H2和产O2的要求。（2）高效的电子-空穴分离能力，降低它们的复合几率。（3）可见光响应特性：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能的4%，如何利用可见光乃至红外光能量，是决定光催化材料能否在得以大规模实际应用的先决条件。常规anatase-type TiO2 只能在紫外光响应，虽然通过搀杂改性，其吸收边得以红移，但效果还不够理想。 因此，开发可见光响应的高效光催化材料是该领域的研究热点。只是，现在的研究状况还不尽人意。　　三， 光催化材料体系的研究概况　　从目前的资料来看，光催化材料体系主要可以分为氧化物，硫化物，氮化物以及磷化物　　氧化物：最典型的主要是TiO2及其改性材料。目前，绝大部分氧化物主要集中在元素周期表中的d区， 研究的比较多的是含Ti，Nb，Ta的氧化物或复合氧化物。其他的含W，Cr，Fe，Co，Ni，Zr等金属氧化物也见报道。个人感觉，d区过渡族金属元素氧化物经过炒菜式的狂轰乱炸后，开发所谓的新体系光催化已经没有多大潜力。目前，以日本学者J. Sato为代表的研究人员，已经把目光锁定在p区元素氧化物上，如含有Ga，Ge，Sb，In，Sn，Bi元素的氧化物。　　硫化物：硫化物虽然有较小的禁带宽度，但容易发生光腐蚀现象，较氧化物而言，稳定性较差。主要有ZnS，CdS等　　氮化物：也有较低的带系宽度，研究得不多。有Ta／N，Nb／N等体系　　磷化物：研究很少，如GaP　　按照晶体/颗粒形貌分类：　　（1）层状结构　　**半导体微粒柱撑于石墨及天然/人工合成的层状硅酸盐　　**层状单元金属氧化物半导体如：V2O5，MoO3，WO3等　　**钛酸，铌酸，钛铌酸及其合成的碱（土）金属离子可交换层状结构和半导体微粒柱撑于层间的结构　　**含Bi层状结构材料，（Bi2O2）2+（An-1BnO3n+1）2- （A=Ba，Bi，Pb；B=Ti，Nb，W），钙钛矿层 （An-1BnO3n+1）2-夹在（Bi2O2）2+层之间。典型的有：Bi2WO6，Bi2W2O9，Bi3TiNbO9　　**层状钽酸盐：RbLnTa2O7（Ln=La,Pr,Nd,Sm）　　（2）通道结构　　比较典型的为BaTi4O9，A2Ti6O13（A=K，Na，Li，等）。这类结构往往比层状结构材料具有更为优异的光催化性能。研究认为，其性能主要归咎于金属-氧多面体中的非对称性，产生了偶极距，从而有利于电子和空穴分离　　（3）管状结构：在钛酸盐中研究较多　　（4）晶须或多晶一维材料　　经由VLS，VS，LS（如水热合成，熔盐法）机制可制备一维材料；　　液相合成中的软模化学法制备介孔结构的多晶一维材料　　对于该种行貌的材料，没有迹象表明，其光催化性能得以提高　　（5）其他形状复杂的晶体或粉末颗粒　　最典型的是ZnO材料，根据合成方法不同，其行貌也相当丰富　　四，提高光催化材料性能的途径　　（1）颗粒微细纳米化　　降低光生电子-空穴从体内到表面的传输距离，相应的，它们被复合的几率也大大降低。　　（2）过度金属掺杂和非金属掺杂　　金属：掺杂后形成的杂质能级可以成为光生载流体的捕获阱，延长载流子的寿命。Choi以21种金属离子对TiO2光催化活性的影响，表明Fe3+，Mo5+，Re5+，Ru3+，V4+，Rh3+能够提高光催化活性，其中Fe3+的效果最好。具有闭壳层电子构型的金属离子如Li+，Al3+，Mg2+，Zn2+，Ga2+，Nb5+，Sn4+对催化性影响甚微　　非金属：TiO2中N，S，C，P，卤族元素等　　对于掺杂，个人的认识，其有如下效应：　　**电价效应：不同价离子的掺杂产生离子缺陷，可以成为载流子的捕获阱，延长其寿命；并提高电导能力　　**离子尺寸效应：离子尺寸的不同将使晶体结构发生一定的畸变，晶体不对性增加，提高了光生电子-空穴分离效果　　**掺杂能级：掺杂元素电负性大小的不同，带隙中形成掺杂能级，可实现价带电子的分级跃迁，光响应红移　　（3）半导体复合　　利用异种半导体之间的能带结构不同，复合后，如光生电子从A粉末表面输出，而空穴从B表面导出。也即电子和空穴得到有效分离　　（4）表面负载　　将半导体纳米粒子固定技术在不同的载体上（多孔玻璃、硅石、分子筛等）制备分子或团簇尺寸的光催化剂。　　（5）表面光敏　　利用具有较高重态的具有可见光吸收的有机物，在可见光激发下，电子从有机物转移到半导体粉末的导带上。该种方法不具有实用性，一方面，有机物的稳定性值得质疑；另一考虑的是经济因素　　（6）贵金属沉积　　贵金属：Pt, Au, Pd, Rh,　　Ni, Cu, Ag,等　　（7）外场耦合　　热场，电场，磁场，微波场，超声波场　　目前，研究较多的是电场效应。其他场的研究也不少见，效果一般，更多的是从工艺层次来说明效果，所谓理论的东西不多

氧化铜是一种具有带隙较窄带隙(1.2—1.5eV)的p-型半导体材料。硅是目前使用最多的半导体材料，二氧化硅不是半导体。氧化铜和硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性

光催化材料是由CeO2（70%-90%） ZrO2（30%-10%）组成，形成ZrO2稳定CeO2的均匀复合物，外观呈浅黄色，具有纳米层状结构，在 1000℃ 经4小时老化后，比表面仍较大（>15M# G），因此高温下也能保持较高的活性。　　用途:适用于高温催化材料,如汽车尾气催化剂 技术背景——能源危机和环境问题人类目前使用的主要能源有石油、天然气和煤炭三种。根据国际能源机构的统计，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。值得注意的是，中国剩余可开采储蓄仅为1390亿吨标准煤，按照中国2003年的开采速度16.67亿吨/年，仅能维持83年。中国石油资源不足，天然气资源也不够丰富，中国已成为世界第二大石油进口国。因此，开发新能源，特别是用清洁能源替代传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，保护环境改善城市空气质量早已经成为关乎社会可持续发展的重大课题。中国能源发展方向可以锁定在前景看好的五种清洁能源: 水电、风能、太阳能、氢能和生物质。 太阳能不仅清洁干净，而且供应充足，每天照射到地球上的太阳能是全球每天所需能源的一万倍以上。直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、直接、有效的方法。为此，中国政府制定实施了“中国光明工程”计划。模仿自然界植物的光合作用原理和开发出人工合成技术被称为“21世纪梦”的技术。它的核心就是开发高效的太阳光响应型半导体光催化剂。目前国内外光催剂的研究多数停留在二氧化钛及相关修饰。尽管这些工作卓有成效，但是在规模化利用太阳能方面还远远不够。因此搜寻高效太阳光响应型半导体作为新型光催化剂成为当前此领域最重要的课题。二， 光催化材料的基本原理 半导体在光激发下，电子从价带跃迁到导带位置，以此，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴。利用光生电子-空穴对的还原氧化性能，可以降解周围环境中的有机污染物以及光解水制备H2和O2。 高效光催化剂必须满足如下几个条件： （1）半导体适当的导带和价带位置，在净化污染物应用中价带电位必须有足够的氧化性能，在光解水应用中，电位必须满足产H2和产O2的要求。（2）高效的电子-空穴分离能力，降低它们的复合几率。（3）可见光响应特性：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能的4%，如何利用可见光乃至红外光能量，是决定光催化材料能否在得以大规模实际应用的先决条件。常规anatase-type TiO2 只能在紫外光响应，虽然通过搀杂改性，其吸收边得以红移，但效果还不够理想。 因此，开发可见光响应的高效光催化材料是该领域的研究热点。只是，现在的研究状况还不尽人意。三， 光催化材料体系的研究概况 从目前的资料来看，光催化材料体系主要可以分为氧化物，硫化物，氮化物以及磷化物 氧化物：最典型的主要是TiO2及其改性材料。目前，绝大部分氧化物主要集中在元素周期表中的d区， 研究的比较多的是含Ti，Nb，Ta的氧化物或复合氧化物。其他的含W，Cr，Fe，Co，Ni，Zr等金属氧化物也见报道。个人感觉，d区过渡族金属元素氧化物经过炒菜式的狂轰乱炸后，开发所谓的新体系光催化已经没有多大潜力。目前，以日本学者J. Sato为代表的研究人员，已经把目光锁定在p区元素氧化物上，如含有Ga，Ge，Sb，In，Sn，Bi元素的氧化物。 硫化物：硫化物虽然有较小的禁带宽度，但容易发生光腐蚀现象，较氧化物而言，稳定性较差。主要有ＺnＳ，ＣdＳ等 氮化物：也有较低的带系宽度，研究得不多。有Ｔa／Ｎ，Ｎb／Ｎ等体系 磷化物：研究很少，如ＧaＰ按照晶体/颗粒形貌分类： （1）层状结构 **半导体微粒柱撑于石墨及天然/人工合成的层状硅酸盐 **层状单元金属氧化物半导体如：V2O5，MoO3，WO3等 **钛酸，铌酸，钛铌酸及其合成的碱（土）金属离子可交换层状结构和半导体微粒柱撑于层间的结构 **含Bi层状结构材料，(Bi2O2)2+(An-1BnO3n+1)2- (A=Ba，Bi，Pb；B=Ti，Nb，W)，钙钛矿层 (An-1BnO3n+1)2-夹在(Bi2O2)2+层之间。典型的有：Bi2WO6，Bi2W2O9，Bi3TiNbO9 **层状钽酸盐：RbLnTa2O7(Ln=La,Pr,Nd,Sm) （2）通道结构 比较典型的为BaTi4O9，A2Ti6O13（A=K，Na，Li，等）。这类结构往往比层状结构材料具有更为优异的光催化性能。研究认为，其性能主要归咎于金属-氧多面体中的非对称性，产生了偶极距，从而有利于电子和空穴分离 （3）管状结构：在钛酸盐中研究较多 （4）晶须或多晶一维材料 经由VLS，VS，LS（如水热合成，熔盐法）机制可制备一维材料； 液相合成中的软模化学法制备介孔结构的多晶一维材料 对于该种行貌的材料，没有迹象表明，其光催化性能得以提高 （5）其他形状复杂的晶体或粉末颗粒 最典型的是ZnO材料，根据合成方法不同，其行貌也相当丰富四，提高光催化材料性能的途径 （1）颗粒微细纳米化 降低光生电子-空穴从体内到表面的传输距离，相应的，它们被复合的几率也大大降低。 （2）过度金属掺杂和非金属掺杂 金属：掺杂后形成的杂质能级可以成为光生载流体的捕获阱，延长载流子的寿命。Choi以21种金属离子对TiO2光催化活性的影响，表明Fe3+，Mo5+，Re5+，Ru3+，V4+，Rh3+能够提高光催化活性，其中Fe3+的效果最好。具有闭壳层电子构型的金属离子如Li+，Al3+，Mg2+，Zn2+，Ga2+，Nb5+，Sn4+对催化性影响甚微 非金属：TiO2中N，S，C，P，卤族元素等 对于掺杂，个人的认识，其有如下效应： **电价效应：不同价离子的掺杂产生离子缺陷，可以成为载流子的捕获阱，延长其寿命；并提高电导能力 **离子尺寸效应：离子尺寸的不同将使晶体结构发生一定的畸变，晶体不对性增加，提高了光生电子-空穴分离效果 **掺杂能级：掺杂元素电负性大小的不同，带隙中形成掺杂能级，可实现价带电子的分级跃迁，光响应红移 （3）半导体复合 利用异种半导体之间的能带结构不同，复合后，如光生电子从A粉末表面输出，而空穴从B表面导出。也即电子和空穴得到有效分离 （4）表面负载 将半导体纳米粒子固定技术在不同的载体上（多孔玻璃、硅石、分子筛等）制备分子或团簇尺寸的光催化剂。 （5）表面光敏 利用具有较高重态的具有可见光吸收的有机物，在可见光激发下，电子从有机物转移到半导体粉末的导带上。该种方法不具有实用性，一方面，有机物的稳定性值得质疑；另一考虑的是经济因素 （6）贵金属沉积 贵金属：Pt, Au, Pd, Rh, Ni, Cu, Ag,等 （7）外场耦合 热场，电场，磁场，微波场，超声波场 目前，研究较多的是电场效应。其他场的研究也不少见，效果一般，更多的是从工艺层次来说明效果，所谓理论的东西不多 回答

　　教学简介 本科教学方面，主要从事统计热力学（36学时），固体物理学（36学时）、专业英语（36学时），精细化学品概论（36学时）等教学任务，主要采用师生互动、启发式教学模式，充分调动学生学习的积极性和主动性，并对教学过程精益求精、教学效果优良。 　　研究生教学方面，主要从事材料物理与化学（学位课，60学时），专业英语（学位课，36学时），纳米材料与纳米器件（60学时）等课程教学，主要采用国际前沿科研成果作为教学蓝本、设置学习网站、开拓学生的知识面与挖掘学生的科研潜力，为研究生后续的科学研究打下扎实的基础。 　　科研简介　　1）纳米材料制备及气敏材料，主要开展非金属掺杂TiO2气敏材料、原位气敏测试技术、形状可控无机纳米材料的合成与表征 　　2）纳米复合光催化材料，主要从事染料（酞菁类、卟啉类）敏化TiO2、ZnO、SnO2光催化材料的制备，以及光催化机理研究。 　　3）纳米有机/无机光电复合材料，主要从事染料修饰太阳能电池阳极、纳米无机材料在光阳极上的定向生长，染料原位自组装合成、光生电荷导入效应及机理等方面的研究 　　4）纳米生物检测材料，主要开展纳米金属核壳结构、纳米管、纳米石墨烯表面化学修饰及对微量化学（生物）污染物的检测，并致力于纳米生物传感器的应用研究 　　5）计算材料学，主要采用具有先进分子动力学模型，对纳米无机结构的掺杂、表面结构、气/固界面特性等进行计算模拟，对目前测量仪器难以实现的微观结构（埃级）、掺杂晶格畸变、功能特性等进行机理性分析。 　　科研项目 　　1、光催化原位合成量子点修饰石墨烯膜材料及光电转移特性（负责人），12-14年，福建省自然科学基金，6万 　　2、高性能纳米金免疫层析定量检测技术（负责人） 09-12年，福建省科技厅重点项目，30万 　　3、纳米TiO2基氧敏材料表面预吸附与稳定性研究（负责人），08-10年，福建省自然科学基金，7万 　　4、染料敏化太阳能电池阳极膜材料原位及自组装（负责人），08-10年，福建省科技厅，6万 　　5、 多核钨氧化物的电子结构与化学键（排名第二），08－10年， 国家自然科学基金（NSFC），25万 　　6、双功能酞菁敏化TiO2的可见光及选择性光催化（负责人），08-09年，福建省光催化重点实验室－省部共建国家重点实验室培地，3万 　　7、研究生重点课程建设项目：专业英语（负责人）10年-12年，金额：2.0万元 　　代表性论文　　韩志钟，韦力瑗，郭晔，潘海波*,陈建中*，陈耐生，Ag-Ag2Se共敏化ZnO花-棒异质结构的合成及其光电化学特性，无机化学（SCI），已录用 　　李景泉，潘海波*，黄金陵，陈耐生，四苯基卟啉锌/TiO2纳米复合材料的原位合成及可见光光催化，光谱学与光谱分析，2006，26（11）：2061－2064 （SCI收录） 　　钟超阳 潘海波*，陈耐生 黄金陵 郭龙发，ZnPc/ZnO、ZnTSPc/ZnO的原位自组装合成及可见光光催化，无机化学学报，2007，23（11）：1901-1906（SCI收录） 　　4.钟超阳，潘海波*，郭龙发，黄金陵，四磺基酞菁锌敏化TiO2的原位自组装合成及可见光光催化，光谱学与光谱分析，2007,27(11)：2329-2332（SCI收录） 　　郭龙发，潘海波，沈水发，黄金陵， CuTSPc/SnO2纳米介孔复合材料的合成及可见光光催化，催化学报，2009,30(1):53-59 (SCI收录) 　　邹荣荣，庄孝坚，潘海波，韩志钟，Al3+惨杂金红石TiO2结构计算模拟、制备与电特性研究，材料导报，2011,25（10）：135-138 　　发明专利： 　　1、潘海波，陈耐生，沈水发，黄金陵， 一种纳米氧敏传感粉体的制备方法 ,授权公开日：2005年3月30日 　　2、潘海波，黄金陵，陈耐生，靳尉仁，魏高翔，一种复合光催化材料的溶胶－凝胶原位及自组装合成方法，授权公开日：07年8月29日 　　获奖情况 1、纳米气敏传感器应用项目，获2008年福建省（挑战杯）大学生创业计划大赛 金奖 　　2、染料敏化太阳能电池应用项目，获2008年福建省（挑战杯）大学生创业计划大赛 银奖 　　3、高吸收卟啉敏化TiO2太阳能电池，获2009年第十七届大学生科技节暨第九届“挑战杯”福州大学大学生课外学术科技作品竞赛，优胜奖 　　4、“眼脑立清”治疗仪项目，获2010年福州大学（挑战杯）大学生创业计划大赛 二等奖 　　5. “眼脑立清”治疗仪项目，获2010年福建省（挑战杯）大学生创业计划大赛 铜奖 　　6.便携式新生儿缺陷产前快速筛查系统及市场化,2011年获福州大学（挑战杯）大学生创业大赛 三等奖

纳米是一个长度单位，1nm=10(-9)米，当材料做成纳米材料后，就会具有一些宏观块体没有的性质，像小尺寸效应，宏观量子隧道效应等，从而表现出一些反常的性质或者出现一些新的特点。

梯度折射率减反射光伏玻璃探究 　　近年来，太阳能电池的大规模使用使减反射光伏玻璃的需求也在不断增加，光伏玻璃减反射技术的研究也成为了光伏领域的一个主要研究热点。以下是我为您整理的梯度折射率减反射光伏玻璃探究论文，希望能对您有所帮助。 　　摘要： 本文主要以TiO2薄膜为对象，对其研究现状和薄膜的制备方法进行介绍，并在此基础上探讨对制备方法的改进和完善，以此来进一步促进我国能源的有效利用。 　　关键词： 梯度折射率;减反射;光伏玻璃 　　引言 　　随着我国社会经济的飞速发展，能源危机问题越来越严重，在这种形势下，太阳能作为一项取之不尽用之不竭的能源，得到了世界各国的高度重视。近年来，太阳能电池的大规模使用使减反射光伏玻璃的需求也在不断增加，光伏玻璃减反射技术的研究也成为了光伏领域的一个主要研究热点。本文主要对TiO2薄膜的研究现状和制备方法进行介绍，并在此基础上提出相应的改进措施，以此来进一步促进我国能源的有效利用。 　　1、TiO2薄膜研究现状 　　1.1 TiO2薄膜相变特性 　　在当前太阳能电池陷光薄膜应用领域中，TiO2薄膜凭借着自身光学性能好、化学稳定性高和易于沉积等诸多优势得到了广泛应用，甚至在当前一部分商业电池中，也有很多组件中采用TiO2薄膜来作为减反射层。正是因为TiO2薄膜具有以上良好特性，所以在实际应用过程中，并不存在设备门槛问题，而且还能够避免工艺中很多酸碱的侵蚀，确保整体质量。同时，利用TiO2薄膜作为减反射层，还不会出现因为减反层材料变化而需要对工艺或设备进行调整的问题。 　　目前，TiO2薄膜有锐钛矿相、金红石相和板钛矿相三种相，每一种类型的相取决于沉积温度的高低。一般来说，沉积温度在350℃-700℃范围内所形成为薄膜为锐钛矿相，700℃以上沉积温度所形成的薄膜则为金红石相，至于板钛矿相则在TiO2薄膜中比较少见。其中，锐钛矿相晶体结构是八面体共边组成，光学带隙约为3.2eV，折射率为2.5。而金红石相晶体结构则是由八面体共顶点组成，光学带隙为3.0eV，折射率为2.7，并且具有吸收系数大、稳定性高等特点。 　　1.2 非金属元素掺杂 　　B.Farkas等采用脉冲激光沉积法，以金属钛为靶材，O2/N2的混合气体作为反应气体，沉积氮掺杂的TiO2薄膜。通过紫外-可见光谱及椭圆偏振光谱得到薄膜的光学性能及膜厚等性质，计算出不同基底温度、不同氮掺杂量TiO2薄膜的带隙和消光系数。实验结果表明，掺杂得到TiOxN2-x化合物，氮的掺入可以使薄膜的禁带宽度降低至2.89eV，有可能提高光催化性能。 　　江洪湖等用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上，控制氩气和氮气的流量比，生长出不同氮含量的TiO2薄膜，进而研究氮掺杂对TiO2薄膜的折射率、透过率、吸收光谱和光学禁带宽度的影响，寻找最佳的掺氮量，通过掺氮来提高TiO2薄膜对可见光的敏感度。研究结果表明适量的掺杂可以提高薄膜的折射率，可以有效地减小TiO2薄膜的光学禁带宽度，氮掺杂的TiO2薄膜的光学吸收边发生了明显的红移现象。由于氮的掺杂，在TiO2的禁带中形成了一个孤立的能态 (N2p)，这个能态就位于TiO2的价带之上，这使氮掺杂的TiO2薄膜在可见光吸收带中出现一个肩峰。 　　2、TiO2的梯度折射薄膜制备方法 　　2.1 溶胶-凝胶法制备TiO2的梯度折射率低反射薄膜 　　溶胶-凝胶法是制备梯度折射率薄膜常用的一种方法，这种方法首先是将金属醇盐与水、溶剂以及催化剂等融合在一起，通过化学反应生成溶胶，通常情况下，这些金属醇盐主要包括钛酸丁酯、钛酸乙酯和钛酸异丙酯等。然后利用旋涂法和提拉法等技术将溶胶在玻璃上形成凝胶膜，对于薄膜厚度的控制，可以通过调整与溶胶相关的因素如粘度、催化剂、溶剂以及浸渍提升速率等来完成。最后通过烧结工艺去除膜中有机物，最终形成梯度折射薄膜。这种梯度折射薄膜制备方法不仅操作简单，制备成本低，而且沉积温度低，均匀度高。一般来说，利用该方法制备出的TiO2薄膜为网络结构，无明显微孔缺陷，致密性和均匀性都很好，经过热处理之后，薄膜的厚度通常在80nm左右，这也可以作为最终获得的梯度TiO2薄膜的厚度。但是这种方法也有不足之处，比如说有机物挥发会对薄膜产生C元素污染等。为了将以上问题有效解决，Chen等尝试利用钛酸异丙酯作为前驱体来对梯度折射薄膜进行制备，在制备过程中，热处理温度得到了有效提高，有效避免了薄膜产生C元素污染这一问题。但是，溶胶-凝胶法目前还存在一些有待完善的地方，比如说该方法无法对梯度折射薄膜的折射率进行有效调控，同时，利用该方法所制备出的梯度折射薄膜成品厚度均匀性差，在制备减反膜方面等有一定的限制。因此，溶胶-凝胶法还有待进一步完善。 　　2.2 化学气相沉积法 　　化学气相沉积法也是当前TiO2梯度折射薄膜制备的一个主要方法之一，这种方法主要是利用加热和光辐射等各种能源，将处于反应器内的化学物质通过化学反应形成固态沉积物的一种技术。按照不同标准，化学气相沉积法还可以分为不同类型。这种方法的优点在于，沉积速率快，成膜质量高等。同时，也存在不足之处，比如说沉积温度较高，导致其应用范围在一定程度上受到了限制。此外，该方法可以通过控制成分来改变薄膜折射率也是存在一定限制的。 　　2.3 物理气相沉积法 　　物理气相沉积法主要指的是在真空条件下，通过激光、热蒸发以及溅射等方法，将固体材料源气化，以此来生成气态的粒子团或失去电子的等离子体。在较压下经过反应气体沉积在衬底表面形成具有某些功能特性的薄膜。就目前物理气相沉积法的分类来看，大致可以将其分为两种类型，即蒸发法和溅射沉积法。利用蒸发法制备薄膜的时候，可以通过降低余气体分压和提高沉积速率的方法来提高薄膜纯度，同时，沉积速度和背底真空度的变化也会给薄膜纯度带来影响，具体参数如表1 所示。 　　与以上两种制备方法相比，物理气相沉积法具有沉积温度低、应用范围广、衬底粘附性强以及制备方法等优点。该制备方法的缺点则是溅射过程中绕射性差，不宜作为复杂表面的镀膜。利用物理气相沉积法进行梯度折射薄膜制备，主要有两种方式，一种是倾斜沉积;另一种是多角度倾斜沉积，无论采用哪一种方法，均能够使梯度折射薄膜呈现出较好的特性，使其满足太阳能电池的.使用需求。 　　3、结语 　　综上所述，随着我国社会经济的飞速发展，能源问题也将被提到一个新的高度，太阳能作为未来社会经济发展中的一项主要能源，不仅需要其具有较高的转换效率，而且还要实现成本的降低。太阳能电池的大规模必定会在一定程度上使增加反射光伏玻璃的需求。TiO2薄膜作为一种重要的半导体光催化材料，在太阳能源的充分利用中占据重要的位置。因此，了解当前TiO2薄膜的研究现状和制备方法，并在此基础上对其制备技术进行不断改进与完善是非常重要的。 　　拓展阅读 　　梯度折射率材料 　　在光学系统的设计中主要通过透镜的形状、厚度来成像，并利用各种透镜的组合来优化光学性能，从而使折射率也相应地呈连续变化。它也可简称为梯折材料。 　　简介 　　在传统的光学系统中，各种光学元件所用的材料都是均质的，每个元件内部各处的折射率为常数。在光学系统的设计中主要通过透镜的形状、厚度来成像，并利用各种透镜的组合来优化光学性能。梯度折射率材料则是一种非均质材料，它的组分和结构在材料内部按一定规律连续变化，从而使折射率也相应地呈连续变化。它也可简称为梯折材料。 　　一、梯度折射材料的折射率梯度类型成像原理 　　梯度折射材料按折射梯度基本上可分为三种类型：径向梯度折射材料、轴向梯度折射材料、球向梯度折射材料。 　　（一）径向梯度折射材料及其成像原理 　　径向梯度折射材料是圆棒状的。它的折射率沿垂直于光轴的半径从中心到边缘连续变化，等折射率面是以光轴为对称轴的圆柱面。沿垂直于光轴方向截取一定长度的梯度折射率棒两端加工成平面，就制成了一个梯度折射率透镜。光线在镜内以正弦曲线连续传播，如果折射率从轴心到边缘连续降低，就是自聚焦透镜，相当于普通凸透镜。如果折射率从轴心到边缘连续增加，就是自发散射透镜相当于凹透镜。4－1为成像原理图。P1、P2、P3、P4分别为实物，Q1、Q2、Q3、Q4分别为像，z为轴向，r为径向，H为主点，F为焦点，z0为棒长，h为棒端面至主平面距离，f为焦距，l和l&acute;分别为物距和像距，P=2π/ A，A为折射率分布稀疏。有以下关系式中M――倍率。 　　理想径向梯度折射率的分布 　　n(r) =n0sech(gr) 　　式中g—常数； 　　n0—棒光轴处的折射率；r――离开光轴的距离。 　　20世纪60年代，虽然对径向梯度折射率的分布形式又作了许多研究，但目前使用比较普遍的仍然是抛物线性的分布式，并作为径向梯度折射率棒的设计的基础。 　　（二）轴向梯度折射材料及其成像原理 　　轴向梯度折射材料的折射率沿圆柱形材料的轴向呈梯度变化 　　式中：n(z)—沿轴向z处的折射率 　　n(0)—一端面处折射率 　　分布系数 　　z—z轴处任一点离端面距离 　　β—分布指数 　　（三）球向梯度折射材料及其成像原理 　　球向梯度折射材料的折射率对称于球内某点而分布，这个对称中心可以是球心，也可不是。它的等折射率面是同心球面。Maxwell在1854年提出球面梯度透镜的设想，即鱼眼透镜。 　　式中 no、a——常数： 　　r——离开球心的距离。 　　这种球透镜只有在它内部或表面的点能够成像，因而，难以制作和应用。但至今仍有理论意义；其后曾提出了Lunebery球透镜的折射率分布式，要求球表面的折射率与周围介质(如空气)的折射率相同，因而也无法实现。1985年祝颂来等人报导了一种直径约5mm的玻璃梯度折射率球，1986年Koike等人报导了直径为o．o5—3mm的高分子梯度折射率球，他们都提出折射率分布可近似于抛物线分布，这和径向梯度折射率材料的要求基本相同。 ;

根据隔热机理和隔热方式的不同，隔热可以分为阻隔性隔热、反射隔热及辐射隔热三类。F+R8_"XA 1、阻隔性隔热5k.x&y^GTH 阻隔性隔热是通过对热传递的显著阻抗性实现隔热。热传递是通过对流、辐射及分子振动热传导三种途径来实现的。由于固体物质的密度一般较大，因此其分子振动热传导能力一般大于相同成分的液态和气态物质（水除外），导热系数高；对流则是液体和气体实现热交换的主要方式；大部分非透明固体物质对热辐射的直接传导能力都非常低，而透明度极高的物质（包括固体、液体、气体）也很少吸收热辐射的能量。真空状态虽然能使分子振动热传导和对流传导两种方式完全消失，但对于阻止热辐射的传导却无能为力。空气相对于固体来说密度极小，对热辐射电磁波的阻隔作用非常小。 因此，采用低导热系数的组合物或在涂膜中引入导热系数极低的空气可获得良好的隔热效果，这就是阻隔性隔热涂料研制的基本依据。材料导热系数的大小是材料隔热性能的决定因素，导热系数越小，保温隔热性能就越好。 应用最广泛的阻隔性隔热涂料是硅酸盐类复合涂料。如“复合硅酸镁铝隔热涂料” 、“稀土保温涂料” 、“涂敷型复合硅酸盐隔热涂料等，均主要由海泡石、蛙石、珍珠岩粉等多孔性无机隔热骨料、无机及有机粘结剂及引气剂等助剂组成。eUD:| G8m!O2、反射隔热 任何物质都具有反射或吸收一定波长的太阳光的性能。由太阳光谱能量分布曲线可知，太阳能绝大部分处于可见光和近红外区400－1800 nm范围。在该波长范围内反射率越高，涂层隔热效果就越好。因此通过选择合适的树脂、金属或金属氧化物填料及生产工艺，可制得高反射率的涂层，反射太阳热，以达到隔热的目的。反射隔热涂料是在铝基反光隔热涂料的基础上发展而来的，最早使用的是薄片状铝粉，到后来的金属氧化物，到现在的纳米材料。 导电性能良好的金属如铜、铝、银具有良好的红外反射能力。 3、辐射隔热6{3z.]F$ylT"w 通过辐射的形式把物体吸收的日照光线和热量以一定的波长发射到空气中，从而达到良好隔热降温效果为辐射隔热。由于辐射隔热是通过使抵达物体表面的辐射转化为热反射电磁波辐射到大气中而达到隔热的目的，因此，关键技术是制备具有高热发射率的涂料组成。研究表明，多种金属氧化物如Fe2O3 、MnO2 、 Co2O3 、 CuO等掺杂形成的具有反型尖晶石结构的物质具有热发射率高的特点，因而广泛用作隔热节能涂料的填料。沃群鸣等详细研究了红外辐射的原理，并通过在硅酸盐结晶相中加入Al2O3 、TiO2等金属氧化物细粉作为填料而研制出的红外辐射涂料辐射 5－15um波段内的红外线的能力在85％以上。

当然有影响，必须用东西罩住你的反应装置

热学性能上，纳米SnO2可归于一种ATO原料，其隔热机理：SnO2晶体具有正四面体的金红石结构，阴阳离子配位数为6∶3，每个锡离子都与6个氧离子相邻，每个氧离子都与3个锡离子相邻。在SnO2中掺入锑离子后，占据了晶格中Sn4+的位置，形成一个一价正电荷中心SbSn和一个多余的价电子，使净电子增加，形成n-type半导体，晶粒电导率增大，从而使SnO2及其掺杂得到的粉末制成膜以后在保持高可见光透过率的同时，显示出类似于金属的电导性能和高红外光反射率等优良特性。且由于ATO是一种n-type半导体，根据经典Drude理论，导电性最佳的纳米ATO粒子具备最优的红外线屏蔽性能。何秋星等提出ATO粒子的隔热作用是基于其对红外光的吸收。黄宝元等通过较长时间的隔热效果测试和光谱性能表征，认为ATO颗粒在红外区域是以吸收为主，反射为辅。Qu等认为纳米ATO透明隔热涂层的隔热机理是当太阳辐射到达涂层表面时，大部分近红外光和极少部分可见光被吸收，因而涂层表面温度升高；同时，绝大部分可见光和极少的近红外光会透过涂层进入室内，如此在使得室内温度降低的同时仍能保持在可见光区良好的透光率。此外，由于其在远红外区域的低发射率，在以采暖为主的节气或冬季使用时，该涂层可以有效地阻止房间内的热量向外散失。化妆品方面的应用：SnO2作为掺杂材料，利用纳米SnO2粉体的红外反射性能，结合纳米TiO2粉体吸收的紫外光的特点，掺杂有TiO2的纳米SnO2粉体，具有抗红外和抗紫外的特点，制出的化妆品更能起到保护皮肤的作用。电学性能简述：纳米SnO2是典型的n型半导体，其Eg=3.5eV（300K），具有比表面大、活性高、熔点低、导热性好等特点，在气敏材料、电学方面、催化剂、陶瓷及化妆品方面应用比较多。SnO2是目前广泛应用的一种半导体气敏材料，普通SnO2粉为基体材料制成的烧结型电阻式气敏元件，对多种还原性气体具有很高的灵敏度，但器件的稳定性和一致性等方面还不令人满意。SnO2纳米粉体在陶瓷工业中可用作釉料和搪瓷乳浊剂。在电学方面，抗为静电剂显示出比其它抗静电材料较大的优越性，并且在光电显示器、透明电极、太阳能电池、液晶显示、催化等方面有很大优点。此外，纳米二氧化锡复合材料也是目前开发的一个热点，在制备SnO2材料的过程中，通过添加少量的掺杂剂，来改善其选择性和降低电阻率。