纳米二氧化钛光催化性能研究进展及应用前景／薛寒松等·21·纳米二氧化钛光催化性能的研究进展及应用前景薛寒松，李华基，陈永盛(重庆大学机械工程学院，重庆400044)摘要纳米二氧化钛是一种新型半导体材料，因其具有优良的光催化特性，在太阳能储存与利用、光电转换、光致变色及光催化降解大气和水中污染物等诸多方面具有广阔的应用前景。对目前纳米二氧化钛光催化性能的研究情况以及光催化应用前景进行了综述。关键词纳米二氧化钛光催化性能降解中图分类号：TQl34．1文献标识码：AApplicationProspectsandDevelopmentofNano-sizedTitaniumDioxide7SPhotocatalysisPropertyXUEHansong，LIHuaji，CHENYongsheng(CollegeofMechanicalEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044)AbstractNano-sizedtitaniumdioxideisakindofnewsemiconductormaterial．Ithaspleasantfutureinstor—ageandutilizationofsolarenergy，photovoltaicconversion，photochromism，photocatalyticdegradationofpollutantsinatmosphereandwaterbyitsexcellentphotocatalysischaracteristic．Photocatalysisprospectsofnano-sizedtitaniumdi—oxideanditsapplicationprospectsaresummarizedinthispaper．Keywordsnano-sizedtitaniumdioxide，photocatalysis，property，degradation二氧化钛(TiOz)化学性质稳定、无毒、难溶、价格低廉，是氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化大多数的有一种较为理想的半导体光催化剂。Ti02在自然界中存在3种机物及部分无机污染物，并将其最终降解为C02和HzO等无晶体结构：金红石型(Ruffle)、锐钛矿型(Anatase)及板钛矿型害物质，而且·OH自由基对反应物几乎无选择性，因而在光催(Brookite)。其中，金红石相最稳定，锐钛矿次之，板钛矿型不稳化氧化中起着决定性的作用。其反应式如下：定。二氧化钛的晶型对其催化活性具有重要作用，研究表明，锐Ti()2+h7—-e一+h+钛矿型在3种晶形中光催化活性最好，常被选作光催化剂[1卅]。h++H20+·0H+H+纳米Ti02是一种新型半导体材料，目前已证实其在太阳e一+02+·02一能转换及储存、紫外线的屏蔽、光致变色、污水处理、空气净化、·02一+H+一H02·杀灭细菌、二氧化碳还原和有害复杂有机物降解等诸多方面具2H20·一H202+02有广阔的应用前景，引起人们广泛的研究兴趣[4“]。H202+·02一—'-·0H+0H一+02近年来，关于TiQ的基础研究、应用研究的文献数量急剧此外，许多有机物的氧化电位较TiQ的价带电位更负一增加，其内容主要集中在光催化性能研究上。由于纳米TiQ些，它们也能直接为h+所氧化。而Ti02表面高活性的e～则具光催化的特性使其在环保方面的应用显示了广阔而诱人的前有很强的还原能力，可以去除水体中的金属离子[9]。景，纳米Ti02光催化氧化性能的研究及其实用性开发已成为当前各国研究者密切关注的热点[7’8]。2提高纳米二氧化钛光催化性能的主要方法Tioz的应用也有其自身的局限性：禁带宽约3．2eV，激发1纳米二氧化钛光催化机理产生电子一空穴对需用(近)紫外线光；电荷载流子复合速率很Ti02的禁带宽度为3．2eV，当它吸收了波长小于或等于快，一般发生在皮秒和纳秒的时间尺度范围内，光催化活性不387．05nin的光子后，价带中的电子就会被激发到导带，形成带高；对光(特别是可见光)的利用率比较低。因此，制备高活性光负电的高活性e一，同时在价带上产生带正电的空穴h+，在电场催化剂的关键是如何减少光生电子与空穴的复合几率以及扩展的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面不同的位置。TiQ对可见光的吸收范围。目前，提高光催化性能主要采用稀热力学理论表明，分布在表面的H+可以将吸附在Ti02表面的土元素掺杂、过渡金属掺杂、贵金属沉积、复合半导体、有机染料0H一和Hz0氧化成·0H自由基，顺磁共振研究也证明在水光敏化以及将TiQ纳米粉体制备成纳米管等方法。其中以掺体中Ti02表面确实存在大量的·0H自由基。·0H自由基的杂法改性Ti02光催化性能的研究报道最多。薛寒松：男，1968年生，讲师，博士生，主要从事材料科学与工程领域研究E-mail：hsxue@sohu．corn·22·材料导报2007年5月第21卷第5A期2．1稀土元...