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文献综述1 气凝胶的国内外研究现状自从1972年，Fujishima[47]等人研究发现了二氧化钛在光电池中光照射可以促使水发生氧化还原反应并产生氢气之后[48]，很多研究者通过这种现象的被发现，开始了研究多种多相光催化领域。随后，1976年Carey等利用半导体为催化剂在紫外光下，发现其可以降解水中污染物。1977年，Frank[49]等人利用TiO2半导体有效地降解有机污染物。自此，一种新型的水处理方法逐渐开始慢慢地在科学领域发展起来。直到1983年，Purden[50]等人发现三氯乙烯可以在TiO2悬浮液中很快地被二氧化钛迅速催化降解，即光催化氧化产生无污染的CO2和HCl等。90年代后，随着光催化反应机理的不断揭示和一些高级先进的测试手段的不断涌现，越来越多的研究工作者加入到这个研究工作领域，从而致使TiO2光催化技术得到了迅速的发展。有研究发现，TiO2光催化技术能够有效降解各种有机污染物，包括染料污水、农药、油污、化学试剂等[51-53]，可以去除废水中的有毒金属离子，如Cr6+，Au3+，Pb2+，Hg2+，Cu2+，Ag+等[55]，还可以用于杀菌、除虫、消灭癌细胞、净化空气、自洁净材料等[56,57]。TiO2光催化还可以用于太阳能方面，例如光催化降解水，提高水质；利用太阳能发电，做成太阳能电池[58,59]。
虽然，制备出来的TiO2材料的性能也在不断地提高，但也有各自不足之处。例如：制造得到的TiO2颗粒呈非晶态，光催化性能差，需要高温高压处理的方法来获得具有更高光催化活性的二氧化钛[60]。所以，研究不同的方法或者不同工艺制法制备TiO2材料具有非常大的重要意义。62249
2 TiO2光催化剂掺杂改性的研究方法
自1972年TiO2的光催化性能被发现以来，人们在光催化降解有机物、自清洁材料合成、光能化学转换等方面的研究也越来越多[61]。这种方法不但可以降解水和有机污染物，还可以降解染料、生活污水、农药、杀菌、除虫等等 [62]。在现实生活中，对于气体污染的防治已经开始工业化的小规模生产，但是在水体污染净化方面，对于水体染料的处理却并没有真正的从实验室的小规模试验阶段走上工业化生产。这是因为二氧化钛光催化剂的禁带较宽(Eg=3.2 eV，λg<358 nm)，只能被波长较短的紫外光所激发(λ<387 nm)，对太阳光的利用率低（3 %-5 %），光生电子-空穴的复合几率高[63,64]等，造成在二氧化钛催化过程中量子效率低[65]，催化剂的活性低或者失活，反应速率低等等各种问题从而制约了其走上工业化应用的道路。因此，如何进一步改善TiO2的光催化活性，提高TiO2的光催化性能成为了现代研究者们研究的一个热门课题之一。据大量的研究证明，通过掺杂等方法可以有效的增强二氧化钛的光催化活性，拓宽它的光响应范围。对于二氧化钛掺杂的方法至今为止有很多，如贵金属沉积[66]，复合半导体[67,68]，离子掺杂[65,69]等。
（1） 贵金属沉积
贵金属沉积是一种通过改变电子的分布状态来影响二氧化钛的表面结构，从而改善二氧化钛的光催化活性[70]。这个改性的方法对有机物催化降解是有选择性的。沉积贵金属在TiO2表面可以很快有效地降解有机污染物，但有时也会抑制对另外一些污染物的降解。有关于贵金属沉积的离子大约有如下八种，如Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Ru、 Ir等。其中Ag的改性成本低，而且Ag的费米能级最低，毒性小，TiO2的光催化效果好。
（2） 复合半导体
通过半导体的复合，将其中一种颗粒负载在二氧化钛上，这样不仅可以提高电荷分离率，而且还可以扩散二氧化钛的光谱响应范围[73]。他们可以通过掺杂、多层结构和异相组合或者简单的组合[74]的方式来复合。复合半导体通过改变粒子大小，粒子的表面改性，微粒的光吸收带边型论文网，可以有效提高太阳光的利用率，光的稳定性以及带隙和光谱吸收范围。