1.2  TiO2光催化机理

1995年，Hoffmann等人[7]提出了TiO2光催化降解目标污染物的一般机理，这个机理奠定了光催化反应研究与应用的理论基础。TiO2是一种半导体氧化物，用半导体的能带理论即可以解释其催化的原理。

半导体中包含能带结构，由低能价带(valence band, VB)和空的高能导带(conduction band ,CB)共同构成，半导体的能带存在禁带论文网，而这些禁带不能出现电子。电子在填充时首先从能带低的价带填起。半导体被光照射时，只有光子能量大于等于禁带宽度的能量才会被吸收发挥激发作用。

二氧化钛是一种半导体粒子，该粒子的光催化反应中的主要活性物质就是羟基自由基，羟基自由基决定了光催化氧化反应。当TiO2在紫外光照射下，可以产生具有极强氧化性的羟基自由基，可以把有机污染物氧化成CO2和H2O等无机物解决污染问题。

图 1.1 光催化原理图

1.3  TiO2基半导体催化剂的研究进展

TiO2基半导体材料具有光催化活性高、耐光腐蚀性、化学稳定性强、无毒、成本低等优点，目前主要应用于净水、空气净化、光解水产氢、传感器、太阳能电池以及生物医药研究领域[8, 9]。TiO2作为光催化剂主要面临两大问题:首先是TiO2，的可见光响应范围很低导致其只能吸收紫外光;然后是寻找可靠的方法来提高其光生电子的利用率，阻止光生电子-空穴对再复合。

二氧化钛具有三种主要的晶型结构分别为：锐钛矿(Anatase)、金红石(Ruble)以及板钛矿(Brookite)[10, 11]，结构图如图1.2。研究人员为了提高TiO2的光催化效率，满足各个领域中的需求，探究出很多方法，主要是气相法和液相法，通过不同方法制备出结构完全不一样的TiO2催化剂[12-16]，主要有：TiO2纳米颗粒、TiO2纳米管、TiO2纳米线等。