稀土掺杂对纳米二氧化钛光催化性能的影响：机制、影响因素及应用前景

一、引言

1.1研究背景与意义

随着工业的快速发展，环境污染和能源短缺问题日益严重，成为全球关注的焦点。光催化技术作为一种绿色、可持续的技术，在环境净化和能源转换领域展现出巨大的潜力。纳米二氧化钛（TiO_2）因其独特的光催化性能，成为光催化领域的研究热点。

纳米TiO_2是一种以锐钛矿型或金红石型晶体结构存在的纳米颗粒，具有良好的化学稳定性、热稳定性以及安全无毒等特性。其光催化原理基于半导体的能带结构，当能量等于或大于其禁带宽度（3.2eV，对应光波长为387.5nm）的光子照射到TiO_2粒子上时，价带上的电子（e^-）