2021年二氧化鈦光催化中的應用

納米二氧化鈦是目前用的最為廣泛的納米材料之一，是一種新型的無機材料。主要具備以下的優勢：如沒有毒性且具有較好的白度和光亮度等特點，因此常用于涂料、塑料、化妝品等方面；同時因其化學結構穩定、生物相容性好，而被廣泛應用于抗菌除臭等領域。而它與常規固體所具有的特性（光、熱、電、磁）不同，它是以其獨特的表面效應、體積效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等新特性廣泛應用在眾多領域。如今人們越來越重視環境保護，對環境治理有重要作用的光催化技術的研究也變得空前高漲。

1.1二氧化鈦的光催化反應機理

納米TiO2是一種 N 型寬禁帶半導體材料，具有能帶結構：一個空的高能導帶和一個充滿電子的低能價帶，兩者間不存在任何電子能級即沒有任何電子態所具有的能量，這一區域稱為能隙或者禁帶。目前關于TiO2光催化機理，被普遍接受的是電子－空穴理論。Ti O2吸收了有效光子能量( 大于 3. 2 e V)后，價帶中的電子就會被激發到導帶產生光生電子( e－) ，同時在價帶上產生相應的光致空穴( h+) ，h+具有很強的得電子能力，而導帶上的 e－又具有強還原性，當 TiO2表面吸附的擁有空軌道的正離子( 如重金屬離子等) 與 e－結合后被還原，吸附在TiO2表面上的羥基或者水與 h+發生反應并生成活性氧自由基，可以破壞有機物中的 C－C 鍵、C－N 鍵、C－H 鍵、O－H 鍵以及不飽和鍵，生成無毒害的 H2O、CO2等小分子物質，從而達到有機物被分解的目的。

1.2.1用于廢水處理

利用納米TiO2的光催化性質來處理廢水和改善環境是一種行之有效的方法。Matthews等采用納米TiO2對水中34種有機污染物的光催化分解進行了系統的研究。Mahmoodi等研究了固定化TiO2納米微粒光催化降解除草劑“水田一號”實驗證明，光催化法是一種有效的處理“水田一號”污染廢水的方法。Ljubas等對地表湖水中的有機物進行了光催化降解實驗，結果表明，TiO2納米微粒在太陽光的照射下可以有效除去湖水中的有機物質，達到飲用水的水質標準。與傳統的處理方法相比，光催化氧化法降解水中污染物具有能耗低、操作簡便、反應條件溫和及減少次污染等優點，因而受到廣泛重視。

1.2.2用作傳感器材料

該用途發揮的主要領域是用在汽車尾氣傳感器，目的是為了檢測汽車尾氣中含有的氮氣含量，一方面控制碳氧化物和氮氧化物造成的尾氣污染，另一方面還可以提高汽車中發動機的效率 。此外，該傳感器還可用于檢測一些可燃性氣體，