印染、造纸等行业每年产生大量有机物废水，所造成的水资源污染已制约了行业的可持续发展。废水中含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。如果直接排放，会造成严重污染。水质特点主要表现为：（1）有机物浓度高，COD 在 2000 mg/L 以上，有的甚至高达几万乃至几十万 mg/L ，相对的 BOD 则比较少，其中 BOD 与 COD 的比值小于 0.3；（2）化学成分复杂，以芳香族化合物和杂环化合物为主，大多还含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。

催化臭氧化不仅能去除水中的无机物，也能氧化难以生物降解的有机物，如芳烃化合物等。己用于处理染料废水、煤制气厂和焦化厂的酚氰废水、汽车厂综合废水、发酵有机废水、炼油废水酚类化合物、医药化工厂废水等，都取得了良好的效果。催化臭氧化技术是最近几年发展起来的一种新型的高级氧化技术，尽管在水处理领域已显示出良好的应用前景，但是仍有一定的局限性，臭氧利用率低以及处理时间较长、工业放大难题制约着其发展。

催化臭氧化是近年来越来越受到重视的一种高级氧化技术。催化臭氧化技术是在常温常压下利用臭氧和催化剂协同作用来处理一些难以降解的有机污染物。催化剂的存在加快了臭氧降解有机污染物的速率，并且能够深度矿化有机物，使其变为CO₂和H₂O小分子。催化臭氧化分为均相催化和非均相催化，其中非均相催化臭氧化因为反应之后催化剂和废水易分离，与均相催化相比不会溶解金属离子到水中造成二次污染，正成为研究的重点。非均相催化剂主要有金属氧化物、负载于载体上的金属或金属氧化物、天然矿物以及活性炭等类型。

催化臭氧化还可以应用在大气中代替焚烧法处理挥发性有机物，其具有氮氧化物排放量低，燃料消耗少的优点。为了解决臭氧氧化过程中臭氧利用效率低、矿化能力低以及污染物分解不彻底等缺点,最近又开发了催化臭氧化技术,能够在常温常压下,通过催化剂的作用促进臭氧分解并产生经基自由基的过程,从而将一些难以用臭氧单独氧化或者臭氧氧化分解不彻底的有机物进行分解和矿化。在催化臭载化反应过程中,臭氧在催化剂的作用下分解产生大量的强氧化性自由基来氧化分解水中的有机污染物,从而达到水质净化的目的。羟基自由基的氧化过程具有无选择性、反应速率高等特点,与大多数有机物反应时速率常数通常为10^-6#8212;10^-9M^-1s^-1般比臭氧与有机物的反应速率常数高出7个数量级。

钛氧化物在环保领域发挥着重要作用，其中二氧化钛在光催化降解污染物方面已经有了广泛的应用。当氧缺陷被引入二氧化钛的晶格中，原子自发重排成一种新的有序结构，便得到亚氧化钛。亚氧化钛是一种符合通式为Ti_nO_2n-1的材料，具有高化学和电化学稳定性，耐腐蚀、机械强度高，优异的导电性等优点，其中n=4的Ti₄O₇导电性最佳,另外Ti₄O₇ 还存在半导体-金属转变现象。在转变温度以下，随温度变化的跃迁是Ti₄O₇电导的主要因素，而温度高于转变温度时，电子散射和电离缺陷是主导因素。而且虽然其他Magneli相氧化钛都存在高温，中温和低温三相，但是只有Ti₄O₇的高温相表现为类金属特性，Ti₄O₇低温相为反磁铁半导体，而其他Magneli相氧化钛在室温下仍为半导体。Ti_nO_2n-1在惰性电极、燃料电池催化剂载体、锂电池负极材料等方面有很好的应用前景。由于Ti_nO_2n-1具有氧空位缺陷，在催化臭氧化中该材料可能在其界面处和水相直接形成活性位点，很可能作为一种非均相催化剂应用于催化臭氧化中。另外Ti_nO_2n-1还可以应用在惰性电极中取代金属电极应用于含有腐蚀性电解液的电镀池中，也可以应用在燃料电池中解决氧化腐蚀严重的问题。不仅如此如果利用Ti_nO_2n-1晶格结构上的特点，Ti_nO_2n-1还可以在热电和光电材料中发挥其具有良好热电和光电转化特性的特点。

Magneli相氧化钛现有的制备方法主要是在惰性气氛或者真空下高温煅烧TiO₂与还原性物质，例如金属钛、PVA、炭黑等进行反应制备，也可以使用氢气或者氨气等还原性气体还原TiO₂制得。还原气体方法制备亚氧化钛危险性比较高，利用金属钛、PVA、炭黑来作为还原剂，TiO₂和还原性物质均匀混合困难，需要借助球磨机来混匀，导致工艺复杂、成本增加。

为了解决上述问题，我们希望可以改善Magneli相氧化钛的制备方法，得到一种工艺简单，价格低廉，安全无污染的方法制备方法。

参考文献：