TiO2知识拾零9-25

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资源描述

1、研究发现,表面氟化二氧化钛空心微球具有最好的光催化活性,而暴露{001}晶面块状锐钛矿微晶具有最好的比光催化活性。点评:给出依据?为什么001面活性高?2、由于石墨烯是较好的电子接受体,并且石墨烯的氧化还原电势位于二氧化钛导带底端和氢电极电势之间,因此能够促进二氧化钛导带上光生电子转移到石墨烯上,从而还原离子产氢,增强光催化分解水产氢活性。点评:给出能带图3、锐钛矿二氧化铁{001}晶面的比表面能明显高于传统于热力学稳定的{101}晶面,因此,其较高的比表面能使其具有较高催化活性。正是因为锐铁矿{001}晶面的表面能(0.90J/m2)比{101}晶面表面能(0.44J/m2)高得多。点评:锐铁矿?佐证第1条4、掺杂虽然能够降低带隙能级,实现可见光激发,但是由于掺杂元素无论是作为填隙原子,还是置换二氧化钛中的晶格原子,实际上都是在二氧化钛的晶粒中增设了光生电子和空穴的复合中心。因此,一般只有在几个较低掺杂溶度范围内,才能起到在不降低紫外光催化活性的前提下,增强可见光催化活性。点评:给出掺杂浓度最佳值,并说明理由。5、尽管光催化反应和二氧化钛表面氟化得到广泛讨论,然而,其细节研究机理在一定程度上仍然不清楚。一般大家认为,表面氟化能够取代二氧化钛表面羟基基团,从而加强二氧化钛表面产生游离羟基自由基形成速率。点评:给出表面示意图。6、进一步观察可以看出,随着增加,锐钛矿二氧化钛XRD峰强逐渐增加、峰宽逐渐变狭窄,这表明二氧化钬平均晶粒尺寸和晶化程度逐渐增加。这个研究结果与以前报道结论一致:氟能加强二氧化钛晶体晶化、促进二氧化钛晶粒生长。点评:通过前期的知识积累,给出原因。7、二氧化钛表面氟化能够在酸性水热条件下形成,与其它文献报道结果一致。同时,酸性水热条件能够加速二氧化钛晶粒结晶,通过原位溶解再结晶方式促进二氧化钛晶体生长,减少二氧化钛晶体中缺陷和杂质的存在,因此,酸性水热环境能够阻止氟离子取代二氧化钛晶格中的氧。点评:给出酸性条件对氟化的影响规律和成因。8、表面氟化二氧化钛样品产生轻基自由基的形成速率比纯二氧化钛样品大得多,表明表面氟化能显著增加经基自由基的形成速率。这种结果主要是两个方面因素产生:第一,二氧化钛表面氟化能促游离经基自由基产生,而对苯二甲酸分子仅与游离轻基自由基反应,并不能和吸附在二氧化钛表面轻基自由基发生反应;第二,由于氟元素具有很强的电负性,二氧化钛表面Ti-F基团能够作为光生电子诱捕中心,捕获光生电子,从而减少光生电子和空穴的复合,从而增强产生游离经基自由基的形成速率。点评:这个很好,但画出示意图更好9、我们以前研究结果已经表明高溶度氟制备的二氧化钛并不具有较高光催化活性,因为过多氟离子不仅能够作为载流子分离中心,且作为光生电子和空穴的复合中心。点评:同第4条。10、一般来说,比表面积和结晶程度对二氧化钛光催化性能是一对矛盾因素。例如:无定形二氧化钛具有较低结晶程度,然而却具有较大的比表面积,虽然较大比表面能够提供更多活性中心点,但是较低结晶程度导致其具有较多的晶体缺陷和杂质,导致光生电子和空穴复合较高,从而无定形二氧化钛显示出较低光催化活性。光催化性能是在比表面积和结品程度达到平衡时具有较好的光催化活性。点评:不了解无定性产物,无法点评。11、Mrowetz和Selli釆用自旋电子顺磁共振实验直接证明了表面氟化二氧化钛能产生更多轻基自由基和更快的光诱导有机氮染料酸红的脱色反应。此外,Choi与其合作人近来也发现,紫外光照射下的表面氟化二氧化钛能加强径基自由基解吸附作用,从而增强空气和催化剂界面的非接触光催化氧化反应。点评:吸附羟基自由基好还是氧好?请明确。12、表面氟化能极大增强二氧化钛纳米片光催化活性,这主要是由于氟化二氧化钛表面ETi-F基团具有较强的电子吸引力,能够减少光生电子和空穴的复合,从而增强轻基自由基的形成速率。点评:同第4及第9条。13、由于在反应中氧含量越多,越能促进锐铁矿二氧化钛晶体长大,因而二氧化钛纳米片尺寸越大。点评:没看明白。14、水热反应是一个原位溶解再结晶的过程,能够促进二氧化铁结晶和减少二氧化铁晶体的缺陷和杂质;同时,由于Ti-F较高的结合能,二氧化钛表面羟基和氟离子容易发生配合体之间的交换反应,导致二氧化钛表面氟化。因此,较强酸性条件下水热反应很容易使二氧化钛表面氟化。点评:同第7条15、由于吸附在二氧化钛纳米片表面的氟具有很强电负性,纳米片表面的ETi-F基团能够牢牢抓住光生电子,作为光生电子的诱捕活性点,随后与二氧化铁表面吸附的氧分子发生反应,从而极大地减少光生电子和空心的复合。点评:重复。16、在溶液中游离轻基自由基的氧化还原电位(在标准氢电极pH为7时,电位约为2.3V)高于吸附在二氧化钛表面轻基自由基电位(在标准氧电极pH为7时,电位约为1.5-1.7eV。点评:这个对头,深入研究下去。17、近期研究结果显示出600°C条件下煅烧或采用氧氧化钠碱溶液洗涤能够去除二氧化钛表面氟离子,同时不改变二氧化钛的晶体结构和形貌。在本研究中,我们采用600°C条件下煅烧2h或者采用0.1M氢氧化钠碱溶液或蒸馏水水洗涤表面氟化二氧化钛纳米片,随后对制备的样品进行光催化活性测试。点评:去氟后效果怎样?这个工作与近期Han等人报道工作显著不同,他们报道的结果显示二氧化铁表面除去氟后,其光催化降解溶液中甲基橙效率显著提高。相反,我们工作显示出表面氟化能极大增强二氧化钛纳米片光催化活性。Synthesisoftitaniananosheetswithahighpercentageofexposed(001)facetsandrelatedphotocatalyticproperties18、由于氢氧化钠溶液中的氢氧根离子能与吸附在二氧化钛纳米片表面的氟离子发生配位交换反应,如下面方程式,从而去除表面吸附氟。点评:这是个好线索。可以从能量高低的线索分析。19、许多研究结果己经显示出锐钛矿颗粒{001}晶面主要发生氧化反应,而{101}晶面主要发生还原反这暗示着光生空穴主要转移到{001}晶面,相反,光生电子主要转移到{101}晶面。当暴露{001}晶面比例高于71%,其光催化活性降低。这表明{001}晶面和{101}晶面对二氧化钛样品的光催化活性有协同作用。因此,暴露适当比例的{001}晶面和{101}晶面对光生电子和空穴的有效分离与光催化活性有着非常重要作用。点评:很有意义非常好,值得深入研究。20、二氧化钛其导带底电位数值(-0.29V,VS.NHE)比还原电位0V更负,光生电子能够转移到发生还原反应生成H2;价带顶电位数值(+2.91V,vs.NHE)比氧化电位+1.23V更正,光生空穴能够转移到H2O,发生氧化反应生成

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