李志

（西藏自然科學(xué)博物館，西藏 拉薩 850000）

0 引言

能源短缺和環(huán)境污染的問題是目前世界上面臨的重要問題，受到世界各國的密切關(guān)注。隨著世界對能源和環(huán)境問題的重視，人們應(yīng)該在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時，堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。要想把經(jīng)濟(jì)發(fā)展作為首要的目標(biāo)，這必然會有能源的損耗，環(huán)境的破壞，但是該如何才能減少能源消耗和環(huán)境污染成為了我們迫切關(guān)心的問題。這絕對不是一朝一夕就可以解決的事情，在眾多的解決環(huán)境問題的技術(shù)中，以半導(dǎo)體氧化物材料的光催化技術(shù)和室溫深度反應(yīng)技術(shù)得到了很好的應(yīng)用，不需要間接的轉(zhuǎn)化，可以直接利用生活中的太陽能來使催化劑活化，發(fā)揮它獨特的性能。

1967年，光催化于某次在水中的氧化鈦單結(jié)晶分解中被發(fā)現(xiàn)，自此，以半導(dǎo)體氧化物光催化研究成為了科技領(lǐng)域的重大課題。1980年以后，二氧化鈦光催化的特性已經(jīng)成為了一種環(huán)境污染治理的方法，能夠把空氣和水中富含的污染類等有機(jī)物氧化，并且分解，從而把空氣和水凈化。

2021 年以來，因為對能源和環(huán)境的高度重視，二氧化鈦光催化應(yīng)用也相應(yīng)得到了深入的研究和發(fā)展。為了盡可能降低成本，提高催化劑的活性和穩(wěn)定性，科技人員進(jìn)行了深入的研究。二氧化鈦光催化是一種極具前景的環(huán)境污染處理技術(shù)，能夠把生活中多種有害的有機(jī)污染物尤其是生物能降解的有害物質(zhì)凈化清潔，生成對環(huán)境無污染的物質(zhì)。本文著重對二氧化鈦的物理性質(zhì)、二氧化鈦光催化改性、二氧化鈦在環(huán)境污染中的應(yīng)用這三方面探討和研究分析，綜合論述了二氧化鈦的進(jìn)展，以促進(jìn)二氧化鈦光催化研究的進(jìn)步和大家對其的認(rèn)識。

1 TiO2的性質(zhì)

1.1 TiO2的物理特性

二氧化鈦是一種白色的固體，二氧化鈦又是人們口中常說的鈦白，化學(xué)式是TiO2，也是一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品。相對分子質(zhì)量為79.9，熔點是1830℃～1850℃，沸點是2500℃～3000℃（其熔點和沸點主要指的是金紅石型二氧化鈦，因為高溫的條件下，銳鈦型和板鈦型二氧化鈦都會轉(zhuǎn)化為金紅石型二氧化鈦）。由于它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熔點很高，應(yīng)用在涂料、塑料、陶瓷、火玻璃和耐高溫的實驗器皿中十分廣泛。納米TiO2是現(xiàn)在新型研發(fā)的半導(dǎo)體功能材料，現(xiàn)在很多環(huán)境凈化劑都使用了納米TiO2對空氣中和水中的有機(jī)有害物質(zhì)進(jìn)行凈化處理。

1.2 TiO2晶體和電子結(jié)構(gòu)

TiO2具有三種晶體結(jié)構(gòu)：金紅石型（Ruile）、銳鈦礦型（Anatase）和板鈦礦型（Brookite）。圖1 為TiO2三種不同的晶體結(jié)構(gòu)。

圖1 TiO2的三種不同的晶體結(jié)構(gòu)

金紅石型和銳鈦礦型TiO2是比較穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，在高溫下，最終只能夠生產(chǎn)金紅石型二氧化鈦，其余兩種形態(tài)的二氧化鈦會發(fā)生轉(zhuǎn)化。但是板鈦礦型二氧化鈦屬于亞穩(wěn)態(tài)晶型，不能在自然界穩(wěn)定存在。共同點是三種晶體結(jié)構(gòu)都是八面體結(jié)構(gòu)。但是，金紅石型TiO2呈現(xiàn)微小斜方晶，每一個八面體相連接的是在這個八面體周圍的10個八面體。而，銳鈦礦型TiO2具有比較明顯的斜方晶畸變，連接方式也與金紅石結(jié)構(gòu)不同，每一個八面體和圍繞在這個八面體的其余8個八面體相結(jié)合。二氧化鈦具有兩種不同的晶胞結(jié)構(gòu)，TiO6八面體可以是共邊方式也能夠是共頂點方式。金紅石型和板鈦礦型TiO2是共邊方式，銳鈦礦型TiO2是共頂點方式，如圖2所示。

圖2 兩種不同的TiO6結(jié)構(gòu)單元

1.3 TiO2光催化劑的催化機(jī)理

根據(jù)能帶理論，半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)是：價電子所在的能帶是價帶；當(dāng)空帶中存在價帶躍遷上來的電子時成為導(dǎo)帶；價帶和導(dǎo)帶之間的是禁帶。半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)用光激發(fā)電子的躍遷時，若照射光的能量等于或者大于禁帶寬度Eg的能量時，價帶中的電子可以被激發(fā)，使之躍遷到更高能級的導(dǎo)帶中，價帶中就形成了空穴，導(dǎo)帶中多了電子，這樣電子空穴對就在半導(dǎo)體內(nèi)形成了。半導(dǎo)體的能帶是不連續(xù)的，由于存在著外電場的引力，在引力作用條件使得電子空穴對分離開來，同時由于擴(kuò)散運(yùn)動的存在，電子和空穴可以運(yùn)動到半導(dǎo)體催化劑粒子的表面，進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，把表面物質(zhì)反應(yīng)掉，或者發(fā)生直接的復(fù)合反應(yīng)，或者被表面晶格缺陷所捕獲。電子空穴對半導(dǎo)體TiO2光催化劑的氧化反應(yīng)機(jī)理如圖4。銳鈦礦型TiO2電子空穴電勢與其他氧化還原電對的電極電勢比較如圖5.銳鈦型二氧化鈦光生空穴的電勢比KMnO4、Cl2、O3等的電極電勢高，具有極強(qiáng)的氧化作用。空穴能夠與吸附在半導(dǎo)體表面的OH-或者H2O反應(yīng)生成具有更好高氧化性的氧化物，使很多有機(jī)物發(fā)生氧化并礦化。

圖4 半導(dǎo)體TiO2光催化劑的氧化反應(yīng)機(jī)理

圖5 銳鈦礦型TiO2電子空穴電勢與其他氧化還原電對的電極電勢比較

（1）TiO2受到光照射后，產(chǎn)生光生載流子；（2）載流子之間形成復(fù)合，以光能或者熱能的形式散發(fā)；（3）因為價帶中的空穴存在，形成的氧化反應(yīng)；（4）因為導(dǎo)帶中的電子存在，形成的還原反應(yīng)；（5）更進(jìn)一步的催化反應(yīng)；（6）導(dǎo)帶中的電子被捕獲，生成Ti3+；（7）價帶中的空穴被捕獲，生成Titanol基團(tuán)。

2 TiO2的可見光催化改進(jìn)技術(shù)

隨著人們對半導(dǎo)體的深入研究，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體催化劑對有機(jī)污染物的氧化礦化作用。在TiO2的光催化可以對很多的環(huán)境污染物進(jìn)行凈化，這使TiO2光催化成為了一門備受矚目的課題。二氧化鈦雖然是光催化劑，在紫外區(qū)才顯示出光催化反應(yīng)，其自身的光催化效果并不是十分的理想，電子空穴之間的復(fù)合反應(yīng)極其容易發(fā)生，很大程度上降低了光催化的效率。下面我們對該如何來提高TiO2光催化的活性，盡可能減少電子空穴的復(fù)合，拓寬TiO2的光譜響應(yīng)范圍進(jìn)行探索研究。本文于如何對二氧化鈦進(jìn)行可見光的催化改性研究作了比較詳盡的介紹分析。

2.1 金屬離子的摻雜

金屬離子的摻雜說起來就是通過把一定量的雜質(zhì)離子（主要指的是過渡金屬離子和一些稀土離子）引入到TiO2晶格的中間，從而來影響TiO2內(nèi)部的載流子的一系列過程，來改變TiO2的光催化效果。金屬離子的摻雜能改變TiO2的光譜的響應(yīng)范圍，可以實現(xiàn)TiO2的可見光催化。在二氧化鈦中摻雜金屬，由于鈦元素屬于過渡的金屬元素，具有多個化合價，容易形成光生電子空穴對的淺勢捕獲阱，有效的降低了電子和空穴的復(fù)合概率。

Choi 等以氯仿的氧化和四氯化碳的還原為模型進(jìn)行實驗反應(yīng)，從光生載流子、載流子的俘獲與傳遞、載流子的復(fù)合失活等方面系統(tǒng)的研究，從21種溶解離子Fe3+、Ni3+、Mo5+、Re5+、Ru3+、V5+等的摻雜情況中，研究發(fā)現(xiàn)，摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～0.5%的Fe3+、Mo5+、Ru2+、Os2+、Re5+、V5+和Rh2+后，模型反應(yīng)速率明顯提高，適量摻雜Fe3+的效果最佳，氯仿的氧化速率提高了18 倍，而四氯化碳的還原速率提高15 倍。Anpo 等人的研究表明，摻雜金屬離子的濃度和種類都能對TiO2晶體的光催化活性產(chǎn)生影響，例如Cr，Mn，V，F(xiàn)e 等離子可以使TiO2的吸收光譜發(fā)生紅移。Li等人采用Nd3+摻雜納米TiO2晶體表明，TiO2的吸收光譜也是發(fā)生了紅移，尤其是摻雜了1.5mol%的Nd3+的TiO2禁帶寬度變得最窄，與純凈的TiO2比較減少了0.55eV。Franch［1］等發(fā)現(xiàn)摻雜了Fe3+的TiO2比純的TiO2對順丁烯二酸［2］的催化降解能力高很多。

TiO2表面空間電荷層的厚度會隨著所摻雜金屬［3］的濃度不同而不同，空間電荷層厚度與摻雜量成反比例，摻雜量增加，空間電荷層厚度減少，為了能夠提高光催化效率，摻雜的濃度一般有一個最適合的范圍。當(dāng)入射光透入固體的深度和空間電荷層的厚度接近時，光生電子-空穴對就會有效地進(jìn)行分離。摻雜稀土光催化劑RE/TiO2，高遠(yuǎn)［4］等用sol-gel 的方法制造而來的，通過對NO2-的降解效果考察了光催化氧化的活性，只要加入合適成分的RE，對二氧化鈦的光譜響應(yīng)范圍有著重要的影響，可以把光譜的響應(yīng)進(jìn)行拓寬。把稀土金屬的摻雜作為一種手段，對提高TiO2的光催化能力有著重要的影響。

2.2 金屬、非金屬共同摻雜

Ma Wanhong 等利用金屬和非金屬共同摻雜制備的Ni2O3/TiO2-xBx催化劑，在比420nm 長的可見光波長照射下，對氯酚的礦化作用明顯較強(qiáng)，而只是摻雜了B或者Ni的TiO2，對氯酚的礦化卻比較弱。他們認(rèn)為產(chǎn)生這種效應(yīng)的原因是Ni2O3/TiO2-xBx復(fù)合體中的Ni2O3成為了激發(fā)電子的捕獲阱，載流子電子空穴對的分離加快，有效的增強(qiáng)了光催化效率。Nunoshuge 等使用鈦酸四正丁酯、乙烯基乙二醇和硝基鑭為材料，制備摻雜非金屬N 和金屬離子La3+的TiO2，研究結(jié)果表明，450mm～830nm 的可見光下，摻雜了N 和La3+的TiO2比TiO2-xNx的光催化活性強(qiáng)，在有效的實驗范圍內(nèi)，所有乙醛被礦化。杜玉扣［5］等用溶膠-凝膠法把非金屬氮摻雜到TiO2里，形成納米N-TiO2，還采用光分解沉積法摻雜了微量的金屬元素Pt，形成了Pt/N-TiO2納米結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果顯示，Pt/N-TiO2的可見光吸收光譜與純的納米TiO2相比較而言，Pt/N-TiO2的可見光吸收光譜紅移了20nm，在可見光的催化情況下催化三氯乙烯的效果比N-TiO2的催化效果高出二倍。因此，他們認(rèn)為是N 的摻雜使TiO2的禁帶寬度減少，不需在紫外區(qū)作用下，在可見光的作用下就可以使N-TiO2有了光催化活性。

2.3 復(fù)合半導(dǎo)體

半導(dǎo)體的復(fù)合利用兩種不同的半導(dǎo)體的能級差可以有效的提高電荷分離，從而擴(kuò)展TiO2的吸收光譜范圍。這四種方法：組合、摻雜、多層結(jié)構(gòu)和異相組合等，是半導(dǎo)體復(fù)合的方式。

硫化物、硒化物等因為其有著比較窄的禁帶寬度，它們與TiO2混合起來，能夠有效復(fù)合半導(dǎo)體。復(fù)合半導(dǎo)體的催化活性可以因為混晶效應(yīng)而得到有效提 高。例 如WO3-TiO2、V2O5-TiO2、ZnS-TiO2、CdSTiO2、Cd3P2-TiO2、MoO3-TiO2等。圖6為CdS-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體電子躍遷圖。在光照的激發(fā)下，大于387nm 的光子能夠有效使電子進(jìn)行躍遷運(yùn)動，由于光子的能量比TiO2中的禁帶寬度小，卻比CdS 禁帶寬度大，能夠使CdS 處在基態(tài)中的電子激發(fā)進(jìn)而發(fā)生電子躍遷，使之能夠躍遷到更高的能級上。CdS禁帶下的價帶保留著隨著光激發(fā)而產(chǎn)生的空穴，TiO2禁帶上的導(dǎo)帶則得到了由于光激發(fā)而產(chǎn)生的電子，這種電子的遷移，十分大的程度上降低了光生電子空穴的復(fù)合概率，進(jìn)而可見光也能夠催化TiO2。

圖6 CDS—TiO2復(fù)合體系電子躍遷圖

在極高的溫度下，銳鈦型TiO2能夠變?yōu)榻鸺t石型的TiO2，銳鈦型TiO2和金紅石型TiO2經(jīng)過處理形成復(fù)合半導(dǎo)體。由于這兩者一個能級比較高，一個能級比較低，能級差的存在，空穴被迫向金紅石型的二氧化鈦運(yùn)動，電子則是被迫向銳鈦型二氧化鈦這邊運(yùn)動，空穴電子對的運(yùn)動抑制了光生載流子的復(fù)合，使得載流子之間的復(fù)合概率降低。復(fù)合半導(dǎo)體的能夠使TiO2光催化劑催化效率更高，所以得到了更多人的青睞。

2.4 貴金屬沉積

二氧化鈦的電子有著其固定的電子分布，但是加入了貴金屬后，電子的分布就會發(fā)生改變，性質(zhì)也就隨之改變，貴金屬的沉積能夠使比較低的光催化活性的純二氧化鈦得到有效的提高。通常，貴金屬的費米能級要比TiO2的費米能級高，為了使兩者混合物費米能級能夠保持一致，維持系統(tǒng)的平衡，所以費米能級低的TiO2中的電子會持續(xù)向更高的費米能級移動，直到貴金屬的費米能級和TiO2的費米能級不存在能級差。貴金屬和TiO2混合會形成一種空間電荷層，電荷層中電子將會向貴金屬表面移動，吸附氧速率也因載流子的速率提高而得到了相應(yīng)的提高。

Koshizaki 等人采用激光脈沖把Pt 沉積在二氧化鈦上，Pt/TiO2之間的體系能帶間隙下降為2.3eV，使激光波長延生到可見光區(qū)。Hah H J 等人比較了可見光和紫外線激發(fā)下的Ag/TiO2的催化效率比純凈的TiO2提高了大約30%，但是在紫外線激發(fā)下催化效率僅僅提高了10%.因此，他們覺得是由于在可見光激發(fā)下，Ag 的沉積使二氧化鈦有效地俘獲電子的同時又增加了羅丹明B的吸附能力，而在紫外線的激發(fā)下，TiO2的催化只是有Ag 沉積的作用。Munewer Sokmon 通過以Astrazone Orange G 的光催化降解為模型反應(yīng)，分別在乙酸鹽和檸檬酸鹽存在的情況下比較了TiO2和Ag/TiO2 的活性。除了兩種離子體系中TiO2和Ag/TiO2都失活外，在其他情況下，Ag/TiO2都要比TiO2的活性高，而且無機(jī)離子的影響非常非常小。郭泉輝[6]等研究結(jié)果表明，Pt/P25 催化劑由于貴金屬Pt 也是由于對光生載流子的捕獲作用，大大提高了甲苯的轉(zhuǎn)化率。徐安武[7]等人研究的Pd 沉積對TiO2的影響發(fā)現(xiàn)，Pd 沉積可以擴(kuò)展TiO2光譜，對可見光的利用率的影響尤為明顯。復(fù)合半導(dǎo)體的能級結(jié)構(gòu)比較多，價帶和導(dǎo)帶的能級差存在多種情況，光生載流子會移動，電子則移動到TiO2的禁帶上的導(dǎo)帶，空穴則移動到復(fù)合物質(zhì)的價帶。這使得沉積了貴金屬的TiO2的催化能力得到了很大的提高。

在TiO2表面沉積金屬對不同的有機(jī)物有不同的降解速率，能提高某些有機(jī)物的降解速率，但是也能抑制另外一些有機(jī)物的降解。例如，在TiO2表面沉積質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的Au 和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的Pt，能高效的提高水楊酸的降解速率，但是，這種混合了相同的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Au，Pt 的二氧化鈦催化劑若是降解乙醇，它的降解還不如不混合Au，Pt 的二氧化鈦。所以，明確合適的貴金屬沉積種類對某種特定的有機(jī)污染物光催化體系有著決定性的作用。

2.5 表面光敏化

在TiO2中摻雜了一定量的光活性化學(xué)物質(zhì)，擴(kuò)大了二氧化鈦激發(fā)波長的范圍，提高長波的利用率，增加光催化反應(yīng)的效率。在光催化的反應(yīng)過程中，第一，光活性物質(zhì)對可見光比較敏感，在遇到可見光的時候，被激發(fā)的概率就比較大。第二，活性物質(zhì)中由于存在著被激發(fā)的電子，這些電子可以躍遷到二氧化鈦中，由此TiO2中可以自由移動的電子數(shù)量增多。通過物理吸附方法或者化學(xué)吸附的方法，使光活性化合物吸附在催化劑的表面，從而使吸收波長范圍發(fā)生紅移，這個過程就是催化劑的表面光敏化。表面光敏化的催化劑目前有勞氏紫、葉酸綠、玫瑰紅、曙紅、釕吡啶類絡(luò)合物等。

Chatterjee 等用羅丹明B 與TiO2構(gòu)成的TiO2光敏化體系，在可見光條件下對苯酚、氯酚和三氯乙烯進(jìn)行了光的催化反應(yīng)，研究結(jié)果顯示，降解率均大于了55%，并且認(rèn)為羅丹明B 能幫助TiO2產(chǎn)生具有氧化性等活性粒子，而沒有進(jìn)行光催化的降解率極低?？梢姽夂妥贤夤獾墓饷艋硎遣煌?，在可見光的照射下，光敏化化學(xué)物質(zhì)的電子激發(fā)躍遷到TiO2表面的導(dǎo)帶，激發(fā)了可見光的光催化活性。但是在紫外線照射下，TiO2表面電子激發(fā)形成電子-空穴對，電子空穴對和TiO2表面吸附的物質(zhì)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，提高了降解吸附物質(zhì)的速率，這個過程-COOH 基被空穴氧化為-OH 基，致使pH 值發(fā)生變化。這兩種的反應(yīng)機(jī)理示意圖如圖7所示。

圖7 紫外線和染料可見光的光敏化作用機(jī)理

敏化劑必須要不斷添加來補(bǔ)充自己降解掉的部分，也是由于這種缺陷，很多關(guān)于TiO2光活性光敏化的研究報道已經(jīng)在慢慢減少了。

2.6 有機(jī)染料光敏化

光敏化是擴(kuò)展TiO2激發(fā)波長范圍的有效途徑之一，通過染料的敏化可以擴(kuò)寬TiO2的響應(yīng)光譜波長范圍，使可見光范圍內(nèi)也能夠發(fā)生光催化作用。敏化染料分子能激發(fā)光生載流子，敏化材料的優(yōu)點：能夠很好的無損耗吸收外來的太陽光；能夠吸附在半導(dǎo)體上，并在TiO2上被其捕獲，實現(xiàn)可見光激發(fā)電子-空穴對；激發(fā)態(tài)能級與TiO2能級匹配且激發(fā)態(tài)能級高于TiO2導(dǎo)帶能級，確保電子能夠注入；光敏化染料其自身的材料結(jié)構(gòu)特性要有一定的穩(wěn)定性。但是，有機(jī)染料光敏化一般成本過高而且自己也能夠被降解，所以敏化后的穩(wěn)定性有待提高。

Albanis 和Konstantinou 認(rèn)為染料的光催化降解過程是氧化還原反應(yīng)和光敏化共同作用形成的，因為純凈的TiO2在靠近紫外區(qū)的情況下才激發(fā)電子-空穴分離，但是在染料敏化的情況下，可見光就能夠激發(fā)電子躍遷到TiO2的導(dǎo)帶上。至于光的氧化過程和敏化過程的先后順序還不能夠確定，但是光敏化確實提高了TiO2的光催化效率，使在可見光的范圍內(nèi)降解有機(jī)污染物成為可能。

染料光敏化的方式需要采用合適的光敏化染料，釕吡啶等就是比較好的。染料光敏化容易使載流子復(fù)合，這是目前光敏化階段亟待解決的一個難題。

3 TiO2可見光光催化特性的應(yīng)用

3.1 TiO2在空氣凈化方面的應(yīng)用

TiO2半導(dǎo)體超微粒子在紫外線照射下生成光生電子-空穴對產(chǎn)生的空穴的氧化電位以標(biāo)準(zhǔn)氫電位計為3.0V，比氯氣的1.36V 和臭氧的2.07V 來說，空穴的氧化性強(qiáng)很多。所以，TiO2半導(dǎo)體超微粒子能夠?qū)諝膺M(jìn)行凈化處理。光催化凈化空氣，使有機(jī)污染廢氣氧化是上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的，光催化劑在日常環(huán)境下可以將有機(jī)廢氣降解成水，二氧化碳和無機(jī)物，比傳統(tǒng)的處理方法反應(yīng)速率快、反應(yīng)效率高并且不會生成二次污染。

趙翠華[8]等通過對有機(jī)氣體的降解實驗發(fā)現(xiàn)，有機(jī)物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是影響光催化降解的重要因素。醛類、醇類和酮類含氧化合物和不飽和烴類如烯烴、炔烴等的降解效果比較好。利用TiO2的光催化作用，對無機(jī)廢氣也有一定的降解作用，能夠?qū)Ox和SOx降解為無害的氣體。Yoshida 等發(fā)現(xiàn)，有種特殊的半導(dǎo)體催化劑TiO2/SiO2，若是能夠在光照射的情況下，丙烯能夠被其氧化分解。是由于電子躍遷提高了SiO2的活性，但是對反應(yīng)生成的環(huán)氧丙烷的吸收卻十分低，因為反應(yīng)過程表現(xiàn)的是完全氧化。

3.2 TiO2光催化在廢水處理的應(yīng)用

超強(qiáng)的氧化能力能夠?qū)τ袡C(jī)污染物中的分子結(jié)構(gòu)分解破壞，TiO2光催化劑就具有極強(qiáng)的氧化能力，進(jìn)行消毒除臭等。TiO2光催化反應(yīng)，由于其強(qiáng)氧化還原能力，能對工業(yè)廢水進(jìn)行強(qiáng)氧化處理從而對廢水進(jìn)行有效的凈化，能將工業(yè)廢水有效的轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、PO42-、NO3-等無機(jī)小分子（表1）。

表1 Ti02光催化處理各種廢水

溫陽[9]等人利用水解法制備的銳鈦型TiO2粉體，在太陽光照射下研究了甲基橙、羅丹明B、亞甲基藍(lán)、活性艷紅KE-7B、活性艷橙K-GN、酸性大紅RS 的脫色率，都有很好的效果。陳士夫[10]等過TiO2光催化氧化處理農(nóng)藥廢水，研究表明有機(jī)磷能降解為COD去除率達(dá)到了70%～90%.

3.3 TiO2在其他方面的應(yīng)用

TiO2在日本地區(qū)得到很好的利用，TiO2光催化劑在陽光的照射下，能夠?qū)⑸钪械膲m埃和排棄的有害物質(zhì)進(jìn)行氧化分解，從而凈化環(huán)境。例如作為建設(shè)用的涂料，涂在用于建筑的玻璃上，這將大大減少了環(huán)境處理污染物的負(fù)荷。

4 結(jié)論

二氧化鈦的光催化劑能處理有機(jī)污染物，具有強(qiáng)氧化性，在環(huán)境處理方面有十分出色的效果，這使得二氧化鈦具有非?？捎^的前景，吸引了廣泛的關(guān)注研究。利用TiO2光催化劑對空氣凈化和污水處理在今后的環(huán)境處理中可能成為普遍應(yīng)用的一種方法。但是如何提高TiO2的光催化效率，降低環(huán)境治理的成本是十分重要的問題。對TiO2光催化劑的改性其實是使催化劑的能帶間隙減少，可以對可見光響應(yīng)，但是這樣就無可避免的會造成晶格缺陷，在TiO2光催化劑能夠在可見光條件下提高光催化效率的同時，會發(fā)生電子的反向復(fù)合的現(xiàn)象，如何有效抑制電子的復(fù)合是今后研究的方向。

近年來，不少研究者對TiO2光催化劑的修飾進(jìn)行了很多研究，我們應(yīng)該充分利用提高TiO2的催化效率，對于光敏化表面的TiO2材料自身也會降解的問題我們也應(yīng)該進(jìn)行研究。采用穩(wěn)定性更高和比較廉價的敏化材料，是光敏化發(fā)展的一個研究重點。