左欢欢 陈海林

（1.重庆城市科技学院，重庆，402167；2.中机中联工程有限公司，重庆，400039）

造纸企业虽然对造纸废水进行了不同程度的处理，但造纸废水的化学需氧量（COD）和色度有时还相对较高[1-2]。锐钛矿型TiO2是通过氧化有效降解有机污染物的最佳半导体材料之一[3-4]，具有以下特点：一是TiO2有合适的导带和价带的氧化还原电位，以确保同时还原O2和氧化H2O或其他有机化合物；二是TiO2具有较高的光降解效率且无毒；三是TiO2具有高抗光腐蚀能力和极高的光稳定性。但TiO2在实际应用中却受到较大限制，锐钛矿型TiO2能带结构中存在着较宽的禁带宽度(3.2 eV)，价带电子需要较大能量才能被激发进入导带，其光催化过程只能通过紫外光（波长<380 nm，对应于UV 区）激活，紫外光仅占自然阳光的一小部分（4%～5%），使得绝大部分的太阳光无法被充分利用[5]。此外，当锐钛矿型TiO2价带电子被成功激发跃迁后，产生的光生电子和空穴极易复合，使得TiO2光催化剂的综合量子产率降低，从而降低了TiO2的光催化效率[6-7]。

为了解决TiO2在实际应用中存在的问题，科学工作者们对TiO2光催化剂进行了改性研究，其中掺杂改性是目前研究的热点。掺杂改性包括阴离子掺杂、阳离子掺杂和复合掺杂等。阳离子掺杂可能会导致TiO2带隙深处成为光发电子和空穴的复合中心，从而降低了光催化活性[8]。此外，使用昂贵的金属离子会增加经济成本。当采用阴离子掺杂时，能在一定程度上提高光的催化活性。由于非金属元素轨道能量相对较高，掺杂后TiO2价带位置提高，电子跃迁能垒降低，因此掺杂后光催化剂可以提高对可见光的吸收能力。研究者已尝试通过单次掺杂非金属元素（如B、C、S、F 和N[9-10]）来修饰TiO2，有效地将光响应从UV 扩展到可见光区域。Asahi 等人[11]通过掺杂N 显示出向可见光区域的有效转移，这是因为带隙的减少改善了光催化活性。……