溶胶-凝胶法制备元素掺杂TiO2的研究进展

倪亮亮，盛绍顶，田恐虎

（安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001）

TiO具有化学稳定性好、反应活性高、无毒性等特点，并且具有多种晶型结构，这些优势使得TiO可以在不同的环境应用中显示出巨大的光催化剂潜力。研究人员通过水热法、沉淀法、溶胶-凝胶法、超声法等方法制备、改性二氧化钛。其中，溶胶-凝胶法是近几十年来发展十分迅速的一种制备纳米材料的方法，通过液相中前躯体的水解、缩合等化学反应，最后得到纳米材料。该法工艺简单，能够实现在低温液相中制备高纯度、微观结构良好、质地均匀的二氧化钛，且方便在基体上成膜和掺杂引入新元素。本文拟综述近几年利用溶胶-凝胶法对二氧化钛的元素掺杂改性研究。

1 元素掺杂改性

元素掺杂是改善二氧化钛活性的有效方法之一。溶胶-凝胶法通过将外来离子引入二氧化钛前驱体，进而掺杂到二氧化钛晶格内或材料表面。元素掺杂能够改善能带结构、表面结构、晶体完整程度等，增强二氧化钛的催化活性。元素掺杂包括金属掺杂、非金属掺杂以及多元素混合掺杂。

1.1 非金属掺杂

非金属掺杂是公认的一种能够使TiO增强光催化活性的方法。该方法最初由Stato提出，并从Asahi等开始引起科研人员关注，Asahi利用N和NH在Ar气氛下得到N-TiO，并且在500 nm可见光照射下能够分解甲醛，使亚甲基蓝褪色。非金属掺杂是非常有前景的改性方式，目前已经研究了氮、硫、磷、卤素元素等非金属掺杂的TiO，但由于非金属存在形式的多样、不确定，非金属掺杂TiO对可见光表现出催化活性的本质与起因仍然存在争议。……