TiO2光催化氧化技术在土壤修复中的研究与发展肖俊霞+彭惠玲+王淑静+杨芷妍+黄雪娇摘要：简述TiO2光催化反应的原理，总结TiO2光催化技术对土壤中农药、石油类污染物、抗生素等有机物的光催化氧化降解，以及对土壤中一些无机化合物和重金属的光催化氧化还原处理，并提出其未来的发展方向是与其他高级氧化技术、微生物修復技术的协同效应，以及TiO2光催化降解活性与土壤中污染物分子结构的关系。关键词：TiO2；光催化氧化；土壤修复：X53：A：2095-672X（2017）04-0150-03DOI：10.16647/jki15-1369/X.2017.04.072Abstract：TheprincipleofTiO2photocatalyticreactionwasdescribedbriefly.Bothorganiccompoundsinsoilincludingpesticideresidues，petroleumpollutantandantibioticoccurredphotocatalyticoxidationdegradationreactionandinorganiccompoundsandheavymetaloccurredphotocatalyticreductiontreatment，makinguseofTiO2photocatalyticoxidationtechnologyweresummarized.Additionally，itwasproposedthatitssynergisticeffectswithotheradvancedoxidationprocess，bio-remediationtechniqueandrelationshipbetweenphotocatalyticdegradationactivityandthemolecularstructureofcontaminationwereitsfuturedevelopingdirection.KeyWords：TiO2；photocatalyticoxidation；soilremediation1972年，日本科学家Fu激shima等[1]发现在光电池中受辐射的TiO2上可持续发生水的氧化还原反应产生H2，这个伟大发现开拓了一个崭新的光催化时代。与其它高级氧化工艺相比，半导体多相光催化氧化技术具有氧化能力强、反应条件温和、不产生二次污染等优点。对于光催化所使用的半导体材料，研究最多的是硫族化物半导体如TiO2、ZnO、CdS等，其中TiO2由于具有较深的价带能级、化学稳定性高且价廉无毒而在半导体的光催化研究中最为活跃[2]。作为各种物质循环及能量交换的场所，土壤通常是污染物在环境中迁移、滞留和沉积的目的地。目前，对TiO2光催化氧化技术的研究大多集中在水污染控制和大气污染治理方面，而对土壤修复方面的研究相对较少[3]。本文对近年来国内外关于TiO2光催化氧化技术在土壤修复方面的研究与应用进行全面的总结，并对该技术今后的发展提出建议。1TiO2光催化反应机理[4]TiO2作为一种半导体材料之所以能作为光催化剂，是由其自身的光电特定所决定的。半导体具有的能带结构通常是由一个充满电子的低能价带（VB）和一个空的高能导带（CB）构成，价带和导带之间的区域称为禁带（Eg）。当用能量等于或大于禁带宽度的光照射半导体时，其价带上的电子（e-）被激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴（h+）。电子由价带至导带的激发过程如图1所示，激发后分离的电子和空穴各有几个进一步的反应（A，B，C，D途径）。光生空穴具有极强的氧化能力，能与吸附在催化剂表面的OH-或H2O发生作用生成活性很高的HO·。光生电子具有很强的还原能力，能与O2作用生成O2·等活性基，参与氧化还原反应。2TiO2光催化技术在土壤修复中的应用2.1土壤中有机物的TiO2光催化氧化降解2.1.1土壤中农药的TiO2光催化氧化降解有机氯农药是一种理化性质稳定、难以降解，具有致癌、致畸、致突变效应的持久性有机污染物（POPs）。潘淑颖等[5]选用添加适量滴滴涕（DDT）的棕壤土，以紫外灯为光源进行光催化降解，研究不同外源物质对DDT降解率的影响，发现投加TiO2对DDT的降解效果较好，反应168h后DDT降解率均可达到75%以上。Zhao等[6]在紫外光照射下以TiO2和蒙脱石制备复合催化剂用于土壤中林丹的降解，发现随TiO2含量增加复合光催化剂活性变化的规律为10%<70%<50%<30%，强吸附能力和量子尺寸效应使得TiO2含量为30%的复合催化剂的光催化活性高于相同质量的纯P25，碱性条件更有利于林丹的光催化降解，在林丹的光催化降解过程中检测到五氯环己烯、三氯乙烯和二氯苯等中间产物。熊佰炼[7]采用sol-gel法制备N、F掺杂的TiO2，先洗脱再在氙灯照射下光催化降解土壤淋出液中的硫丹，发现强酸和强碱性条件下降解率较高，N掺杂TiO2的光催化效果优于F掺杂TiO2，β-硫丹的光降解速率明显小于α-硫丹。有机磷农药作...