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TiO2基光催化剂的可见光响应改性及其应用的综述报告
介绍
光催化技术在环境保护和能源领域已被广泛研究和应用。TiO2是最常用的光催化剂之一，但它只能利用紫外光进行催化反应，这限制了其实际应用范围。为了解决这个问题，研究人员一直在寻求不同的方法对光催化剂进行可见光响应改性。本文对TiO2基光催化剂的可见光响应改性及其应用进行了综述。
TiO2基光催化剂的可见光响应改性方法
1.掺杂
对TiO2添加某些元素可以改变其光学性质，促进其可见光吸收能力，从而扩大其光催化反应范围。常见的掺杂元素包括N、C、S等。其中氮掺杂是最常用的一种方法。研究表明，氮掺杂可以使TiO2的光学性质发生变化，促进其能够吸收可见光区域内的光，从而提高其光催化性能。
2.氧化还原
将TiO2暴露在还原性气氛中可以改变其缺陷结构，促进其可见光吸收能力。还原处理可以引入Ti3+缺陷，从而改变其电子结构，增加其可见光吸收能力。氧化处理可以氧化Ti3+离子，从而恢复TiO2的晶格结构。这种方法可以在不添加其它掺杂物情况下实现可见光的吸收与利用。
3.共掺杂
共掺杂可以在TiO2中引入两种或以上的物质，从而促进其在可见光区域内的吸收和利用。例如，将N和C两种元素同时掺入TiO2中可以形成C-N共掺杂，促进TiO2吸收可见光。还有一些以稀土元素为主的复合材料，也可以增强TiO2在可见光催化方面的活性。
TiO2基光催化剂的应用
1.污水处理
光催化技术已广泛用于污水处理领域。TiO2基光催化剂的可见光响应改性可以有效地促进其在可见光区域催化氧化污染物。例如，将S掺杂的TiO2用于光催化分解醇酸纤维素制备废水的处理，结果表明，可见光下，S掺杂的TiO2对COD去除效果更佳。
2.空气净化
光催化技术也可以用于空气净化。光催化剂可以通过催化氧化挥发性有机物和二氧化氮等污染物来净化空气。TiO2基光催化剂的可见光响应改性可以提高空气净化效率，并减少其对环境的影响。
3.电催化
TiO2基光催化剂的可见光响应改性也可以应用于光电催化。将光催化剂与光电极相结合可以产生光电转换效应，促进光催化剂的光电活性。这种技术对有机污染物的处理效果明显，并且可以利用太阳能进行催化反应，减少对环境的影响。
结论
TiO2基光催化剂的可见光响应改性已成为当前光催化技术研究的热点。以上介绍的掺杂、氧化还原和共掺杂是常用的可见光响应改性方法。将改性后的光催化剂应用于污水处理、空气净化和光电催化等领域，可以有效地促进环境保护和能源的可持续利用。