二氧化钛/炭气凝胶降解活性艳红的研究(4)
(2) 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是制备二氧化钛的常用方法，但是在掺碳TiO2中应用比较少。用Ti[O(CH2)3CH3]4作原料，加人丙醇和HClO4，在没有引入外来的碳源的情况下，用溶胶-凝胶法制备C-TiO2。实验表明最佳的锻烧温度是250 ℃，低于或高于这个温度都会降低可见光催化活性。
(3) 水热法
用水热法在较低的温度(160 ℃)下合成掺碳的TiO2，该法得到的样品粒径达到8 nm，比表面积达到126 m2/g，吸收光谱有红移的现象，可见光催化实验显示其比未掺杂样品及P25均有优越性
(4) 干法
干法是比较早应用于掺碳TiO2的方法，是指在某种气流下高温热处理TiO2进行掺杂改性。以商业的TiC为原料，先在360 ℃下的空气气氛中温和地氧化36 h，然后在660 ℃下的氧气气氛中锻烧5 h，得到的是锐钛矿相的C-TiO2。在光谱中有红移现象且在可见光下降解异丙醇方面有显著提高。采用类似的方法[2]制备出C-TiO2，并从XPS图中证实C取代O在TiO2的位置。在正己烷气流下不同的温度高温处理商业的TiO2颗粒，制备出含碳量0.2%到0.85%的掺杂TiO2，光谱显示掺杂后的样品跟掺杂前禁带宽度并没有改变。在对苯酚进行光降解实验发现，掺杂后的光催化效果并没有提高，但是对溶液的浑浊度进行测试，发现对比纯TiO2提高14倍之多。分析认为是掺杂碳后令样品表面性质从亲水变成憎水。
(5) 机械力化学法
机械力化学法以一定的机械力处理使物质包覆在粉体上面，实现表面修饰。选用氧化锆为材料的反应器，将锐钛矿和乙醇加入磨中，以700r/min的速度用不同的时间研磨，然后加热到200 ℃除去杂质，得到了掺碳TiO2。样品中同时出现Ti-C、C-O，在可见光降解 有优异的效果。
(6) 气相沉积法
用Ti(OC4H9)4为原料，在氩气气氛下，用化学气相沉积法制备了掺碳TiO2纳米球、纳米管。并研究了温度、基板和气体流速的影响。升高温度(从500℃到750 ℃)对粒径的影响不大，但是会出现金红石相，增加流速会减小样品颗粒的直径，而不同基板(Ti，Al，Si，玻璃碳)对样品的性能影响不大。改变掺杂样品提高了光催化活性和可见光响应，对比P25有显著效果，特别是在可见光照下。
用直流磁控溅射的方法制备了碳改性的TiO2薄膜[3]。他们发现这种方法制备出的样品同时存在Ti-C和C-C，分别存在于晶格和表面。随着含碳量的增加，样品吸收光谱向长波长方向移动达到450 nm，含碳量为9.3%的时候有最佳的光催化效果，可见光降解亚甲基蓝的速率常数达到0.108 h-1
(7) 阳极氧化法
采用电化学阳极氧化技术，以含有NH4F、硫酸氢铵和柠檬酸铵溶液为电解液，在氧化电压(20 V)下于纯钛表面制备了碳改性的TiO2纳米管，并在500 ℃处理样品。掺碳样品的禁带宽度窄化到2.84 eV，并在价带上1.30 eV的位置增加了新的能带。导致光生电流的强度增加，并使其的光波达到红外的波长范围。
(8) 其他
以TiC为原料，加入硝酸和乙醇，在60 ℃下搅拌12 h，蒸馏水洗涤后在120 ℃下烘48 h得到C-TiO2样品。分析认为制备过程由以下反应进行。样品在可见光降解亚甲基蓝方面比P25有更好的光催化效果。
1.1.7.2 TiO2/C复合材料的应用
TiO2被广泛地用作光催化剂，因为它有着良好的光催化效果、化学稳定性、无毒无害、价格低廉等优点。纳米TiO2不仅用于气相以及水溶液中有机污染物的降解、除臭、自洁净以及杀菌灭菌，还由于具有优良的光学和电子性质而用于光-电转换。但是由于TiO2比较宽的禁带宽度，只有太阳光中的少量紫外光(3% ~5% )能够使TiO2激发。为了能够增加其可见光的响应，人们通过金属与非金属的掺杂，多年的研究[4]表明金属/金属氧化物或是金属离子掺杂的TiO2，虽然能够显著降低带隙能级，实现了光的激发，但实际上都是在TiO2的晶粒中增设了良好的电子-空穴复合点位，降低了光催化活性。由于非金属的掺杂能级接近价带边缘同时又不作用为载流子，而且作为复合中心的倾向比金属小，比金属在提高光响应方面更有优势。人们开始对非金属掺杂进行大最研究，例如氮、碳、硫等。文献报导了N置换TiO2晶格中少量O后具有光活性，揭开了非金属掺杂研究的序幕，但是他们预测C2p在TiO2中的禁带中位置过深，导致C2p与O2P很难重合。然而有研究工作者运用密度泛函计算，推测当C替代了TiO2中O的位置(5%)后，轨道可以显著的和O2P重合，而且使得禁带宽度变窄从而提高了光催化效果，从而发现TiO2/C的光活性。随后有报导称掺碳TiO2可以在光照下分解水。这些报道引起大家的关注，许多科研工作者加入到掺碳TiO2的研究当中。