【摘 要】
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TiO受紫外光照射，激发的电子和空穴与固体表面的溶解氧和水发生作用，生成具有高活性的自由基(·OH、·O)，为氧化有机物提供了高活性的催化剂。因其稳定、无毒等优越性，跻身于绿色能源材料前列。但因纯TiO只在紫外光才能被激发，适用范围受限制。因此，通过改进TiO的制备方法和掺杂其它物质探索改变TiO光谱响应范围以利用太阳能，缩短反应时间，是当前研究的重点和难点。本文采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO，考
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TiO<,2>受紫外光照射，激发的电子和空穴与固体表面的溶解氧和水发生作用，生成具有高活性的自由基(·OH、·O<,2><->)，为氧化有机物提供了高活性的催化剂。因其稳定、无毒等优越性，跻身于绿色能源材料前列。但因纯TiO<,2>只在紫外光才能被激发，适用范围受限制。因此，通过改进TiO<,2>的制备方法和掺杂其它物质探索改变TiO<,2>光谱响应范围以利用太阳能，缩短反应时间，是当前研究的重点和难点。
本文采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO<,2>，考察了不同焙烧温度、不同掺杂量的氮掺杂、铁掺杂、氮铁共掺杂对纳米TiO<,2>光催化降解罗丹明B性能的影响，并采用XRD、TEM、XPS对所制样品进行表征。
1、以钛酸四正丁酯为钛源，用硝酸铁和盐酸羟胺作为掺杂试剂，采用溶胶-凝胶法制备了系列掺杂型的纳米二氧化钛。用XRD、TEM、XPS等仪器手段对所制备的系列纳米二氧化钛进行了表征。XPS表征显示：所制备的系列纳米二氧化钛分别实现了氮掺杂、铁掺杂和氮、铁共掺杂；XRD图谱表明：①掺氮量高的纳米TiO<,2-x>NO<,x>的催化剂，在400～700℃时均为锐钛矿型，其平均粒径在11～21nm之间。②铁掺杂纳米二氧化钛(Fe-TiO<,2>)，500℃以下主要为锐钛矿晶型；600℃焙烧，则是锐钛矿与金红石的混晶；700℃焙烧，大多转变为金红石晶型，其粒径在10～30nm左右。③氮、铁共掺杂的纳米二氧化钛(Fe-TiO<,2-x>N<,x>)所得各类纳米TiO<,2>粉体的催化剂，在低于600℃焙烧时为锐钛矿相，而700℃焙烧为锐钛矿和金红石相的混晶，其晶粒大小为8～36 nm。
2、用不同焙烧温度和不同掺杂量的系列掺杂型纳米二氧化钛光催化剂，在不同光源照射下催化降解罗丹明B溶液，实验结果表明：在所选的几个焙烧温度范围内，500℃下焙烧的纯纳米TiO<,2>和掺氮量较高的纳米TiO<,2>作光催化剂，在紫外光照射下活性最大，而在紫外-可见光照射下，则是600℃焙烧的掺氮型纳米TiO<,2>的催化活性最高，且相比于未掺杂的纳米TiO<,2>在500℃时焙烧的最高活性还高。掺铁纳米TiO<,2>作光催化剂，其活性比纯TiO<,2>的高；紫外光下(反应温度28～30℃)掺铁量为0.05wt％、焙烧温度为600℃的样品在初始pH值为7时，对罗丹明B降解效果最佳，降解率达88.8％；紫外．可见光照射下，初始pH=5，反应温度35℃，焙烧温度600℃，掺铁量为0.05wt％的纳米TiO<,2>催化降解罗丹明效果最佳，降解率可达94.69％。紫外光下，氮、铁共掺杂型(Fe-TiO<,2-x>N<,x>)纳米TiO<,2>光催化剂的催化活性高于单纯铁掺杂型(Fe-Ti<,2>)样品，却又低于单纯氮掺杂型(TiO<,2-x>N<,x>)样品，且500℃焙烧的活性最佳；可见光下氮、铁共掺杂的纳米TiO<,2>的催化活性高于单纯掺杂Fe或N的纳米Ti<,2>，且400℃焙烧的活性最佳。
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