1.引言

我国长期以来对能源的安全供应非常重视,相对来说忽视了能源发展对环境所产生的负面影响,导致环境问题日益严重。半导体光催化材料由于具有解决环境污染和能源短缺问题的潜在能力,越来越受到国内外学者的关注,成为当前国际化学、环境、能源和材料等领域的研究前沿和热点^[1]。

二氧化钛光催化研究起源于1972年日本科学家Fujishima和Honda以二氧化钛薄膜为电极,利用光能分解水的实验^[2]。1976年,Frank等人将半导体材料用于光催化降解污染物并取得了突破性的进展。此后,他又用Ti0₂粉末催化光解水中污染物,得到了较满意的效果。半导体Ti0₂光催化技术在污水处理、空气净化和抗菌方面的研究广泛开展起来。Ti0₂由于具有抗化学和光腐烛、性质稳定、无毒、催化活性高、价廉等特性,对难降解的有机物具有很好的降解作用,能处理多种有机和无机污染物,具有其他传统水处理工艺所无法比拟的优势,因此具有广阔的应用前景^[3]。

光催化氧化技术具有高效、节能、清洁无毒等突出优点,是一项具有广泛应用前景的新型的空气污染和水污染处理技术。然而，光催化降解污染物现在还基本上停留在实验室水平,实际应用很少。因此,无论是在光催化反应的机理方面还是在工业实际应用中都需要进一步的深入研究。主要表现在以下几个方面:(1)制备高效率的催化剂；(2)选择合适的载体；(3)光催化反应机理的研究缺乏中间产物及活性物质的鉴定,仍停留在设想与推测阶段,需进一步深入研究光催化反应机理,掌握有机物降解规律,对光催化技术的工业实用化意义重大；(4)光催化技术与其他技术稱合,利用技术的协同作用来获取最佳的处理效果,开拓更广阔的应用前景；(5)研制新型的具有可见光响应的光催化材料^[4]。

1.1#160;二氧化钛的特性

自然界存在的二氧化钛有三种晶体结构:分别为板钛矿相、锐钛矿相和金红石相。其中金红石相是唯一稳定的晶相,而锐铁矿相和板钛矿相都是Ti0₂的低温相,是亚稳定的,它们经过高温热处理后都转变为稳定的金红石相。作为一种广受瞩目的半导体光催化剂，TiO₂在太阳能光电转换、催化、水/空气净化领域有着大量的应用。

但是所有的材料总是存在着一些缺点，二氧化钛在实际光催化应用中存在的主要问题^[5]：

（1）电子-空穴复合率高,光催化的量子效率低；

（2）太阳能利用率低,以Ti0₂为主的光催化剂只能吸收利用太阳光中的紫外线部分,但不能充分利用太阳光的可见光部分；

(3)催化剂不易分离再生。