文 献 综 述

一、研究基于可见光催化应用的光催化剂的目的。

1972年，A.Fujishima 等首次发现在光电池中受辐射的二氧化钛，表面能持续发生水的氧化还原反应，这一发现揭开了光催化材料研究和应用的序幕。1976 年J.H.Carey 等报道了二氧化钛水浊液在近紫外光的照射下可使多氯联苯脱氯。S.N.Frank 等也于1977年用二氧化钛粉末光催化降解了含CN-的溶液。[7]由此，开始了二氧化钛光催化技术在环保领域的应用研究，继而引起了污水治理方面的技术革命。近十几年来，随着社会的发展和人们对环境保护的觉醒，纳米级半导体光催化材料的研究引起了国内外物理、化学、材料和环境等领域科学家的广泛关注，成为最活跃的研究领域之一。

随着全球工业化的不断发展，环境污染造成的问题日益严重，环境保护和可持续发展成为人类必须考虑的首要问题。可见光催化技术作为绿色化学的一个代表是近三十年以来发展起来的新兴研究领域。[9]大量研究表明，水和空气中各种有毒有害的污染物，化工生产中排放的各种烷烃、芳烃及其衍生物、卤代物、多环芳烃和杂环化合物等大都能被光催化降解。把纯洁无污染而又取之不尽的光能的应用与环境保护结合起来的光催化剂和反应设备用来降解工业废水中有毒、有害、难分解的有机物的研究具有深远的战略意义，[14]半导体光催化材料也成为科学家们研究的重点。

二氧化钛多相光催化降解有机污染物以其反应速度快、适用范围广、深度氧化完全、能充分利用太阳光和空气水相中的氧分子等优点而倍受青睐，特别是当有机污染物浓度很高或用其他方法很难降解时，这种技术有着更明显的优势。[1]其中二氧化钛由于其本身具有很高的化学稳定性，制备方法简单，价格低廉与低毒性等特点，因此被广泛应用于光催化领域。然而，由于二氧化钛仅在紫外光区具有光催化活性，[13]因而严重限制了其的广泛的应用范围。基于此，我们将对商用二氧化钛（P25）进行修饰改性，研制具有可见光催化活性的二氧化钛，并探讨其光降解有机污染物的应用。

二、可见光催化剂在国内外的研究进展和难点。

二氧化钛在光催化方面的优势，[6]主要表现在：首先是因为它的化学稳定性，不会被大部分酸、盐基、有机溶剂侵蚀；其次是二氧化钛一般不具有中毒现象而导致其失活，这些已通过实验得到证明。[2]另外，研究人员发现，达到纳米尺度分布的二氧化钛能够充分地体现量子尺寸效应、表面效应、体积效应和宏观量子隧道效应，因此具有良好的光催化性能。

二氧化钛光催化技术的研究在最近10年得到了较快的发展，然而总体上仍然处于理论探索和实验室阶段，尚未达到产业化规模。[11]主要是如下问题限制了二氧化钛的实际应用：纳米二氧化钛颗粒细小，在废水处理过程中造成随水流失浪费，回收很困难，现阶段所采用的载体和固载方法的研究成果仅限于实验室中，对于大规模的应用于实际生产的载体和固载方法还有待进一步探讨；在目前研究中，光催化体系一般都以人工光源如高压汞灯、黑光灯、紫外线杀菌灯等为光源，能量消耗多。[5]因而从经济的角度看，使可利用的光谱范围扩展至可见光区并利用太阳光作为光源，是决定其能否大规模应用于实际的关键性因素，研制具有高量子效率，易激发的高效二氧化钛光催化剂，是当前解决在环保领域应用二氧化钛光催化剂的难点。

三、目前生产二氧化钛光催化剂的一些方法。

1.溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是近年来被广泛采用的制备纳米二氧化钛的方法。这种方法是将钛醇盐溶解于有机溶剂中,通过加入蒸馏水,使钛醇盐水解成均匀的溶胶,溶胶再浓缩成凝胶,凝胶经干燥热处理即可得二氧化钛纳米粒子。[8]