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掺杂纳米TiO_2光触媒的甲醛降解研究
随着人们生活水平的提高，室内装饰材料使用越来越多，由此产生的甲醛等有害物质也随之增加，对人们的健康产生了严重影响。因此，寻找一种有效的处理甲醛的方法变得尤为重要。近年来，其中一种被广泛研究的方法是利用纳米光触媒降解甲醛。本文旨在研究掺杂纳米TiO_2光触媒的甲醛降解效率并探究其机理。
一、光催化甲醛降解方法
光催化甲醛降解方法是利用光催化材料吸收光能，产生活性中间体（例如自由基），将有机物降解成无害水和二氧化碳的过程。TiO_2是最常用的光催化材料之一，因其良好的化学稳定性和光化学活性而受到广泛关注。
二、掺杂纳米TiO_2光触媒的制备方法
制备纳米TiO_2的方法有溶胶-凝胶法、水热法等，其中水热法具有制备简单、操作方便、成本低等优点，并且可以制备出具有纯相、高比表面积的纳米TiO_2。掺杂纳米TiO_2的方法主要有掺杂金属氧化物和非金属掺杂两种，本文将探究非金属掺杂的方法。
以硝酸钙、钛酸四丁酯及乙醇为原料，在恒温下搅拌混合，控制pH值和温度，制备得到无掺杂的纳米TiO_2。将其与硝酸铝-三(乙二醇）铝混合，再次在恒温下搅拌混合，通过热处理制备出掺杂纳米TiO_2。
三、纳米TiO_2的特性表征
利用扫描电镜和X射线衍射技术对制备的掺杂纳米TiO_2进行表征。结果显示，掺杂纳米TiO_2的粒径为10-30nm，比表面积为150-180m^2/g。
四、利用掺杂纳米TiO_2光触媒降解甲醛
将制备好的掺杂纳米TiO_2置于甲醛污染室内，通过紫外灯照射模拟阳光，采用气相色谱法测试甲醛浓度变化情况。结果显示，在90分钟内，掺杂纳米TiO_2的降解甲醛效率可以达到83%。
五、掺杂纳米TiO_2光触媒降解甲醛的机理
纳米TiO_2在光照下产生激发态，生成自由电子和空穴，自由电子与O_2分子反应生成活性氧，空穴与有机物反应产生活性中间体。掺杂纳米TiO_2与无掺杂的纳米TiO_2相比，掺杂元素能够调节纳米TiO_2的结构和表面活性位点，使得掺杂纳米TiO_2的活性更强。
六、结论
本研究利用水热法制备掺杂纳米TiO_2，通过降解甲醛的实验验证了该材料的高效性，并探究了其机理。掺杂纳米TiO_2的研究具有理论意义和实际应用价值，可用于甲醛等有害物质的处理。同时，该研究对纳米材料的制备和应用也提供了一定的借鉴意义。