文 献 综 述

TiO₂是目前最有应用潜力的光催化剂，其在光照后不发生光腐蚀、耐酸碱性好、化学性质稳定、对生物无毒性、来源丰富、能隙较大，产生光生电子和空穴的电势电位高，有很强的氧化还原性。虽然TiO₂光催化技术具有反应条件温和、降解完全、无二次污染等优点，但要实现工业化应用还必须在提高催化剂效率以及催化剂固定化方面取得重大的突破。

光催化研究一般在悬浮态光催化反应系统中进行。由于光催化剂以粉末状的形态存在于反应体系中，接触面积大、传质效果好，因此催化效率高。但是目前的商品TiO₂颗粒细小而且比重较小，传统的过滤、沉淀、絮凝、离心等分离方法很难对光催化剂进行分离、回收和再生利用，而且悬浮态的TiO₂颗粒对光的吸收阻挡会影响光源的辐照深度，因此目前悬浮态TiO₂光催化系统主要用于实验室的研究，很难进行规模化的工业应用。

为此，将光催化剂固定到一定的载体上，并设计出高效的光反应器已经是目前研究的热点问题。TiO₂光催化剂的固定化可以有效地解决催化剂分离、回收、再生困难的问题，而且可以根据光催化反应器结构的不同来选择不同载体和固定化工艺。而制备成薄膜无疑是一种很好的方式。

制备负载型TiO₂光催化剂所用的载体，国内外已有大量的报道，由于纳米TiO₂在光照条件下能催化氧化分解有机物，故所采用的载体大都是无机材料。主要有玻璃类、吸附剂类、金属类、陶瓷类以及阳离子交换柱、高分子聚合物等。玻璃片是最常用也是最方便的光催化剂载体，经常被用作实验室研究。通过溶胶#8212;凝胶法负载在玻璃片上的TiO₂可以形成均匀的纳米级TiO₂薄膜，而且负载牢固，不易脱落。用玻璃片作载体可有效的解决催化中TiO₂催化剂粉末的固定化问题，同时良好的光透过性也有利于光催化反应的进行。

TiO₂的负载包括两个方面，一是将其负载到光滑的载体上形成均一连续的薄膜，如负载到玻璃片上；另外一方面是仅仅将其固定到载体上，如将TiO₂负载到活性炭上。但这两方面在制备方法上常常是相同的。

二氧化钛薄膜的制备方法有很多种，如：溶胶#8212;凝胶法、丝网印刷法、激光化学气相沉积法、水热结晶法、电泳法等。于明涛等通过液相法制备二氧化钛镀液，并采用浸镀手段对微珠镀膜，制备出表面高度折射率的改性玻璃微珠^[1]。吴奎采用射频磁控溅射法和电弧离子镀法制备了纳米TiO₂薄膜，并利用XED、UV-VIS、AFM及亲水性和光催化实验对2种方法制备的TiO₂薄膜进行了对比表征^[2]。廉冰娴等采用阳极氧化法制取二氧化钛薄膜，研究了电压加载方式对薄膜表面的影响以及不同磷酸质量浓度对成膜过程的影响^[3]。徐剑云等真空蒸发制得TiO₂薄膜，研究性质与工艺参数间的关系，给出实验曲线和照片以及展望TiO₂薄膜中激光技术的应用^[4]。

实验室常用的方法是溶胶#8212;凝胶法，溶胶#8212;凝胶法是目前制备无极材料薄膜使用较广的一种方法，由于其生产成本低，成膜时所需的温度也较低因此受到重视。其原理是，以钛醇盐或钛盐为原料，加入溶剂和抑制剂，形成溶胶，然后采用离心旋转法、浸渍提拉法、喷镀法等方法将溶胶涂覆在基材上。经水解和缩聚反应等在基材表面胶凝成膜，再经干燥、焙烧与烧结获得表面膜。

溶胶#8212;凝胶法作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化化学合成中占有重要地位。在制备玻璃、陶瓷、薄膜、纤维、复合材料等方面获得重要应用，更广泛用于制备纳米粒子。溶胶-凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单身，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需材料。其最基本的反应是：

(1)水解反应：M（OR）n H₂O→M（OH）_x(OR)_n-x xROH