二氧化钛光催化剂研究进展

离子交换与吸附，２０１３，２９（１）：８６～９６　ＩｏＮ　ＥＸＣＨＡＮＧＥ　ＡＮＤ　ＡＤＳｏＲＰ１１ＯＮ　文章编号：１００１—５４９３（２０１３）０１—００８６—１１　

二氧化钛光催化材料及其改性技术研究进展　

陈琳　，２杨苏东　王传义　马鹏程　

１中国科学院新疆理化技术研究所环境科学与技术研究室，乌鲁木齐８３００１１　

２中国科学院大学，北京１０００４９　

摘要：二氧化钛（ＴｉＯ２）光催化技术作为一种绿色、洁净、节能的技术，在污染物治理、光分　

解水制氢、抗菌环保等领域有着广泛的应用。然而ＴｉＯ２材料本身大的禁带宽度（　＝３．２ｅＶ）阻　

碍了其实际应用，进而导致其可见光利用率低、量子产率低。因此制备具有高量子产率且对可　见光有快速响应能力的Ｔｉｏ２已成为当前光催化剂研究的关键课题。国内外关于ＴｉＯ２光催化剂　

的改性技术逐渐完善并在制备方法、材料形貌和结构控制等方面有新的突破。本文综述了ＴｉＯ２　光催化的制备方法及其反应机理，，　结了提高ＴｉＯ２光催化性能的技术路线，阐明了针对ＴｉＯ２　

改性的各种方法的原理及关键技术，同时对Ｔｉｏ２光催化技术存在的问题和发展前景进行了分　

析和展望。　

关键词：二氧化钛（ＴｉＯ２）；光催化技术；可见光；量子产率　中国分类号：０６４３．３６；ＴＱ０６１　１．４　文献标识码：Ａ　

１引　言　

随着科技的不断进步和工业的快速发展，地球上有限的水资源日益受到严重的污染，给人类的健康　和生活带来了潜在的危胁，也使人类逐渐认识到保护水资源的重要性【ｌ。】。多年来人们一直在寻找和尝试　

治理水环境污染的办法，比如采用物理法、化学法和生物处理法等【４　】。物理法包括沉降、过滤等，此类　

方法主要通过物理作用分离、回收污水中呈悬浮状态的污染物和胶体杂质，而对于水中的溶解性污染物　

以及金属离子，如工业生产流程中广泛使用的铅离子、汞离子、镉离子、砷离子等，均难以达到有效去　

除的目的；以汽提、吹脱、离子交换等为代表的化学法主要通过化学反应和传质作用来分离、去除污水　中呈溶解状态的污染物，但此类方法处理成本高，且不可避免地带来二次污染；生物法主要是通过微生　

科技信息　

氧化钛光催化活性ｉ￣ｉｌｌｌｍ及其改性研奔进展　

中国科学院山西煤炭化学研究所杨晋安　江苏大学　高旬　刘馨琳霍鹏伟　

［摘要］本文从影响二氧化钛的光催化活性和二氧化钛的改性技术两个方面介绍了二氧化钛光催化性的热力学、动力学因素以及　

实现可见光响应的改性技术。研究二氧化钛周围介质条件和表面敏化对提高二氧化钛光催化性具有重要研究意义。　

［关键词］二氧化钛光催化影响因素改性方法　

ＴｉＯ　具有结构稳定、廉价、无毒、催化活性高等优点而一直被认为　

是一个重要催化材料。然而，ＴｉＯ：属于一种Ｎ型半导体材料，禁带宽度　

比较宽（３．２ｅＶ），只限吸收　＜３８７．５　ｎｍ的紫外光部分。因此本论文主要　

对影响二氧化钛的光催化性的因素进行了讨论，为了使其能够在可见　

光下工作，需要对其进行改性，同时也对其改性的研究进行了概述。　

１．ＴｉＯ　光催化活性的影响因素　１．１热力学因素　１．１．１　ＴｉＯ：晶型的影响　

一般来说，锐钛矿ＴｉＯ　表现出更高的光催化活性。这主要是因为：　

①锐钛矿的禁带宽度为３．２ｅＶ，金红石为３．ＯｅＶ，所以锐钛矿ＴｉＯ：的电　

子空穴对具有更正或更负的氧化还原电位，其氧化能力也就更强。②　

锐钛矿的表面容易吸附Ｈ　０、０　及ＯＨ，使其表面能聚积较多的０　一（导　

带）和ＯＨ（价带）自由基，有利于有机物的氧化ｎ。　。　

另外，他们的光催化活性还受到其他因素的影响，其中包括晶粒的　

尺寸大小、表面性质等因素　。在某些条件下，金红石同样也可以表现　

为高活性，甚至有比锐钛矿更高的活性。比如，当金红石的晶粒尺寸和　

表面状态与锐钛矿相同时，金红石ＴｉＯ　的催化活性就很高。　

此外，若锐钛矿型和金红石型ＴｉＯ　以一定比例混合，可具有更高的　

光催化活性。Ｂａｉｊｕ等人　利用不同锐钛矿一金红石比例的样品光照降　

解亚甲基蓝染料（ＭＢ）时发现，随着金红石比例的升高，光催化剂的活性　

先升高再降低，其中最佳金红石的比例为４０％。在锐钛矿／金红石的结　

二氧化钛光催化抗菌材料的研究与应用

摘要：本文主要介绍了二氧化钛（TiO2）光催化材料的基本结构、特点、抗菌机理、杀菌原理、以及提高其杀菌性能的方法。尤其是作为抗菌剂在各个领域中的应用。并对其在生活中的一些应用前景作了简要评述。

关键词：二氧化钛抗菌材料光催化应用

随着社会的发展、科技的进步、文化水平的提高，人们的健康的意识也随之加强。大多疾病是由细菌、霉菌等作为病原菌侵入人类和动植物发生的一系列反应而引起的，影响人们的健康，甚至危及生命，微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败，带来重大的经济损失，因此，具有杀菌和抗菌效应的商品越来越受到人们的关注。一般来说，抑制细菌增强和发育的性能称为抗菌，杀死细菌或接近无菌状态的性能称为杀菌，具有抗菌或杀菌功能的材料通称为抗菌材料。人工合成的抗菌材料可分为无机和有机两大类，由于有机类抗菌材料存在抗菌性较弱，耐热性、稳定性较差，自身分解产物和挥发物可能对人体有害，不适合用于高温加工等缺点，限制了其使用，并逐渐被无机类的抗菌材料所替代[1]。传统的无机类抗菌剂由银、铜、锌等金属离子担载于沸石、磷酸错、易熔玻璃、硅胶、活性炭等载体组成。

近年来，以二氧化钛为代表的光催化材料得到了广泛的研究，由于Ti02光催化抗菌材料作用效果持久，并且二氧化钛本身价廉、无毒、化学稳定性好，利用太阳光、荧光灯中含有的紫外光作激发源就可具有抗菌效应，并且具有净化空气、污水处理、自清洁等光催化效应，其抗菌过程简单描述为：二氧化钛在大于禁带宽度能量的光激发下，产生的空穴或电子对与环境中氧气及水发生作用，产生的活性氧等自由基与细胞中的有机物分子发生化学反应，进而分解细胞并达到抗菌目的[3]。此外，这些活性氧基团不仅能迅速、彻底杀灭细菌，还能降解内毒素等细胞裂解产物、其它有机物及化学污染物，使之完全矿化，具有其它抗菌材料不可比拟的优点

[4-9]

[2]

。在抗菌方面展示了广泛的应用前景，已成为新一代的无机抗菌净

第２４卷第６期　２００８年１２月　有　色矿冶　Ｎ０Ｎ—ＦＥＲＲＯＵＳ　ＭＩＮＩＮＧ　ＡＮＤ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｖｏ１．２４．Ｎｏ６　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　２００８　

文章编号：ｌＯＯ７—９６７Ｘ（２００８）０６—００４４—０３　

锐钛型二氧化钛光催化性的研究进展　

黄玉婷　

［东北大学设计研究院（有限公司），辽宁沈阳ｌ１０００１］　

摘　要：介绍了二氧化钛光催化性的国内外研究现状，综述了提高其光催化活性的改性方法，并总　结了光催化氧化技术的潜在优势，指出了其发展方向。　关键词ｔ二氧化钛；光催化性；制备　

中图分类号：ＴＢ３８３　文献标识码：Ａ　

１　引　言　

随着经济的发展，化工废物特别是含苯环、多环　

类、含氮类有机物的污染己渗透到工业、农业、民用、　

军事等诸多方面，对人们的生活造成了很大的危害，　由于常规处理方法效果尚不理想，且存在二次污染，　

难以单独应用；生化处理虽能彻底降解此类有机物，　但耗资大、管理要求高、不同体系的可生化能力差异　

较大，使其推广受到一定限制。因而，光催化剂在环　

境污染物降解中的应用受到人们的广泛注意，在已　研究的多种半导体中，锐钛型二氧化钛因兼有好的　

化学稳定性和高的光催化效率而被认为是一种很有　应用前景的光催化剂。ＴｉＯ　超细粉作为光催化剂　具有强烈的降解能力＿１　］，目前水处理大多用禁带　

宽度为３．２　ｅＶ的锐钛型ＴｉＯ　超细粉［３］。自从　

１９７２年日本学者Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ和Ｈｏｎｄａ首次报道了　

用二氧化钛作为光催化剂分解制备氢气以来［４］，关　

于纳米ＴｉＯ　光催化材料的制备、结构、性质及其应　用研究工作得到了长足的发展。　

人们对超细ＴｉＯ　及其应用的深入研究，超细　ＴｉＯ　的制备方法越来越受到重视。目前，其制备方　法有气相淀积法（ＰＶＤ和ＣＶＤ）Ｅ５．６］、溶胶一凝胶法　

（ｓｏｌ—ｇｅ１）＿７７￣１ｏ］、以及水热氧化法＿１　等。本文简单　

介绍了ＴｉＯ　光催化剂的国内外发展现状及其影响