摘要：介紹納米TiO2的制作方法，分析參雜Pd的負載型納米TiO2薄膜在紫外光照射下對羅丹明B溶液的降解效率，研究負載型納米TiO2薄膜的光催化性能。
　　關鍵詞：TiO2；光催化降解；摻雜
　　1前言
　　納米科技是20世紀80年代末至90年代初誕生的一門新興科技。1995年5月美國陸軍先進材料試驗室召開了有軍方、科研院所、政府部門和企業代表參加的“納米材料用于裝甲防護的可行性研究會”。會上將納米材料技術作為提高現役裝甲防護材料性能的核心技術來研究[1]。
　　我國在納米材料技術研究方面盡管起步較慢。但目前在理論研究和材料技術研究等方面已基本趕上世界工業發達國家的水平[2]。
　　2實驗部分
　　2.1納米TiO2材料的制備
　　本實驗選用水熱合成法制備納米TiO2包括制備Ti(OH)4及納米TiO2薄膜。將TiCl4、氨水和蒸餾水以1：4：10的配比制備Ti(OH)4取100mL蒸餾水放入500mL的燒杯中并將其放在磁力攪拌器上進行緩慢攪拌取10mL的TiCl4并緩慢向燒杯中加入其后用取好40mL氨水的分液漏斗以細水流向燒杯中加入繼續攪拌5分鐘即制得濕態的Ti(OH)4將Ti(OH)4在100℃的條件下烘干并研磨成粉。取2.5g的Ti(OH)4放入裝有50mL的蒸餾水的燒杯中，調至pH=11，將配制好的溶液倒入高壓反應釜中并加入35個瓷環，140℃件下恒溫反應4小時后取出冷卻。
　　摻雜金屬元素的納米二氧化鈦的制備：Ti(OH)4與摻雜的元素按一定的配比做摻雜實驗加入50mL的蒸餾水在pH=11及140℃件下恒溫反應4小時后取出冷卻即制成摻雜元素的納米TiO2。
　　2.2光催化性能測試
　　本文采用羅丹明B為降解對象以樣品對羅丹明B溶液的光催化降解程度為評價指標對所做產品的光催化性能進行分析。取自配的5mg/L 的羅丹明B溶液30mL于200mL燒杯中將制備的納米光催化材料放入燒杯中暗置吸附2小時并每間隔一小時測定溶液的吸光度。液面高度為1.3cm燈距為10cm用30W的紫外燈照射并且每隔半小時用分光光度計測量其吸光度。
　　3結果與討論
　　3.1負載型納米TiO2的光照時間對光催化性能的影響
　　稱取2.5gTi(OH)4,在pH=11的條件下，加入35個瓷環，140℃下水熱反應4小時，取樣品瓷環30個放入裝有30mL濃度為5mg/L的羅丹明B溶液的燒杯中，溶液液面與燈的距離為10cm，液層高度為1.3cm的條件下并且災30w紫外燈下對羅丹明B降解4小時，此樣為空白樣品。經過分析，造成降解率提高的原因可能是因為空白樣品在紫外燈的照射下，隨著照射時間的增多，其納米TiO2薄膜接受到的光能量增多，使二氧化鈦價帶上的電子受到激發，躍遷到導帶上，從而，在導帶上產生光生電子，在價帶上產生光生空穴。在電場的作用下，二者分離，分別向二氧化鈦表面移動[3]。吸附于二氧化鈦表面的氧氣吸收光電子生成超氧根離子（O2－），而表面的水則與空穴作用，生成氫離子和氫氧基，它們都是活性物種，具有很強的氧化性[4]。因此，二氧化鈦在紫外光的多次照射下具有的光催化活性就隨著光照次數的增加而增大[5]。
　　3.2Pd元素摻雜時光催化性能研究
　　稱取2.5gTi(OH)4,在pH=11的條件下，加入35個瓷環，140℃下水熱反應4小時，取樣品瓷環30個放入裝有30mL濃度為5mg/L的羅丹明B溶液的燒杯中，溶液液面與燈的距離為10cm，液層高度為1.3cm的條件下并且災30w紫外燈下對羅丹明B降解4小時。計算出羅丹明B的降解率。水熱反應過程中，向反應釜中加入Ti(OH)4的同時分別加入摩爾含量為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的PdCl2，并且在放入反應釜之前PdCl2要將在加熱條件下攪拌使之溶。得到的樣品取出瓷環30個對羅丹明B溶液進行降解，其降解結果根據不同Pd的摻雜量在紫外光下的降解情況可見，在PdCl2不同的摩爾含量摻雜的條件下，其樣品對羅丹明B溶液在紫外燈下的降解率不同，并且推出降解曲線并非是直線，在曲線的上方有走向平緩的趨勢，反應速率與濃度關，由此判斷此反應為一級反應。由一級反應方程式進行模擬，以降解時間為橫坐標，以lnco/c為縱坐標作圖后得出Pd的摻入量（mol%）為0.40%
　　時的樣品反應速率常數（mg/L•h）為最高（0.202）。
　　樣品在修飾Pd后，其光催化活性比空白樣品的光催化活性有較大的提高。在TiO2的表面沉積了Pd，當TiO2受光照而激發時，TiO2價帶上的光生空穴根據能量最低原理自然流向Pd，富集在Pd的表面，而光生電子留在TiO2的導帶上，從而，將電子和空穴有效分離，大大延長了電子空穴對兒復合的時間，提高TiO2的光催化活性[6]。表中所示，在修飾量為0.00%和0.40%之間，反應速率常數的值有一個很大的飛躍，這說明Pd的修飾能很大程度的提高納米TiO2的光催化活性。
　　4結論
　　使用Pd元素摻雜改性使納米TiO2的光催化性能提高，最佳摻雜量為0.4%。
　　參考文獻：
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　　[2]李玲,向航.功能材料與納米技術[M].北京:化學工業出版社,2002
　　[3]高濂,鄭珊,張青紅.納米氧化鈦光催化材料及應用[M].北京:化學工業出版社,2002
　　[4]徐國財,張立德.納米復合材料[M].北京:化學工業出版社,2002
　　[5]楊和,馬興冠,趙蘇.光催化技術在廢水處理中的應用[J].環境保護科學,2004,30(121):9~11