朱佳新，熊裕華，郭 銳

（南昌大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西南昌330031）

現(xiàn)如今經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，工業(yè)化程度也隨之提高，但是水體及空氣環(huán)境中的有機(jī)物污染也愈發(fā)嚴(yán)重，許多有機(jī)污染物是有毒且難降解的， 這無疑破壞了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也危害了人們的身體健康。然而傳統(tǒng)的處理有機(jī)污染物的方法如物理、化學(xué)、生物化學(xué)等方法，其成本均較高且效果不理想，還會(huì)造成二次污染。 光催化是一種新型高級(jí)氧化技術(shù)，設(shè)備簡(jiǎn)單、條件溫和、氧化降解有機(jī)物的效果明顯，利用太陽光的能量就能做到將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳， 能夠達(dá)到環(huán)保要求。TiO2是現(xiàn)在最受關(guān)注的光催化劑，由于其降解效果好、耐腐蝕、節(jié)能高效、低廉環(huán)保而引起很多國(guó)內(nèi)外研究人員的注意［1-3］。然而TiO2作為光催化劑卻有它的應(yīng)用局限性。 筆者針對(duì)傳統(tǒng)TiO2的局限性綜述了改性TiO2光催化劑的研究進(jìn)展。

1 TiO2 光催化機(jī)理

以TiO2為光催化劑的催化原理見圖1。 TiO2具有N 型半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)，其有價(jià)帶（VB）和導(dǎo)帶（CB），二者之間的區(qū)域?yàn)榻麕А?正是這樣的能帶結(jié)構(gòu)可以使TiO2吸收一定波長(zhǎng)的光子。 當(dāng)太陽光的能量入射到TiO2表面時(shí)，其價(jià)帶中的電子由于吸收了能量， 高于禁帶寬度的光量子被激發(fā)， 躍遷產(chǎn)生空穴，因此形成電子-空穴（e-CB/h+VB）對(duì)。 光生電子有很好的還原性，價(jià)帶空穴有很強(qiáng)的氧化性。 光生電子和空穴可能在TiO2內(nèi)部缺陷處重新復(fù)合釋放能量，然而這個(gè)過程并未參與有機(jī)物的降解，所以是要被抑制的。 光生載流子在催化時(shí)的主要過程是遷移到TiO2表面，與吸附物發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 h+VB把吸附在表面的H2O 和HO-氧化為羥基自由基 （HO·），HO·又是強(qiáng)氧化劑要繼續(xù)與表面的有機(jī)物分子反應(yīng)生成H2O 和CO2。 而e-CB被TiO2表面的氧分子捕獲，使得O2被還原為超氧自由基（·O-2），它是一種很活潑的氧化自由基，與H+反應(yīng)生成質(zhì)子化超氧自由基HOO·，進(jìn)一步反應(yīng)生成過氧化氫H2O2。 最后HO·、HOO·、·O-2這些具有氧化性的自由基與表面吸附的有機(jī)污染物反應(yīng)使其降解。 因此光催化效率依靠于長(zhǎng)壽命的光生電子-空穴對(duì)， 可以促使更多的反應(yīng)自由基生成來降解有機(jī)污染物。

圖1 TiO2 光催化機(jī)理

2 TiO2 光催化劑的局限性

2.1 光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合

TiO2作為光催化劑最主要的缺點(diǎn)是光生載流子復(fù)合，從而導(dǎo)致光量子效率降低。 因?yàn)門iO2本征電導(dǎo)率低，限制了光生載流子的輸運(yùn)和分離，電子被光激發(fā)后可能又返回至價(jià)帶中與空穴復(fù)合，因此載流子的利用率會(huì)下降。 降低復(fù)合率的方法是離子摻雜、形成異質(zhì)結(jié)、貴金屬沉積等，可以在光催化反應(yīng)中形成電子-空穴陷阱促進(jìn)載流子分離， 提高光催化活性。

2.2 TiO2 帶隙寬

TiO2晶相主要有銳鈦礦相和金紅石相，而板鈦礦相和單斜晶相因其光催化活性很低很少被研究。用于光催化劑的主要是銳鈦礦型TiO2，由于它的禁帶較寬約為3.2 eV， 這樣的寬度已經(jīng)影響了光響應(yīng)范圍，使其僅僅能響應(yīng)波長(zhǎng)范圍在387 nm 及以下的紫外光，而這一部分波長(zhǎng)僅是太陽光譜中的5%。 由此可見TiO2對(duì)于可見光的催化活性是很低的，這不利于其工業(yè)化應(yīng)用。 因此拓寬TiO2的光響應(yīng)范圍、提高其對(duì)可見光的利用率是至關(guān)重要的。

3 TiO2 光催化劑的研究進(jìn)展

根據(jù)上述局限性， 減少光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合率、延長(zhǎng)載流子壽命、獲得可見光區(qū)的光催化活性是現(xiàn)在對(duì)于TiO2光催化劑展開深入探索的重中之重。 目前對(duì)TiO2的改性方法有離子摻雜、表面沉積貴金屬、表面光敏化、半導(dǎo)體復(fù)合、負(fù)載等。這些改性處理可在不同程度上提高TiO2的光催化降解性能。

3.1 金屬離子摻雜改性TiO2

金屬離子摻雜時(shí)離子占據(jù)了TiO2晶格中Ti4+的格點(diǎn)位置引入了缺陷，在TiO2的價(jià)帶或?qū)Ц浇霚\能級(jí)致使電子或空穴被形成的電子-空穴陷阱所俘獲，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了電子和空穴的高效分離，而且電荷轉(zhuǎn)移率也明顯增加，因此大大減小了復(fù)合率。但是同時(shí)也受到離子摻雜半徑、 最佳摻雜濃度等的影響。 當(dāng)摻雜離子濃度過低時(shí)，改善效果不明顯；摻雜離子濃度過高時(shí)， 又容易形成電子-空穴的復(fù)合中心，不利于提高TiO2的光催化活性。 針對(duì)這一問題，需要繼續(xù)進(jìn)行探索。金屬離子摻雜可以分為過渡金屬摻雜和稀土金屬摻雜。

Choi 等［4］研究了21 種過渡金屬與TiO2摻雜后的光催化性能。 研究表明， 和其他過渡金屬離子相比，F(xiàn)e 和Cu 離子摻雜在一定范圍內(nèi)拓寬了光響應(yīng)范圍，具有更優(yōu)越的催化活性。 孫圣楠［5］利用溶膠-凝膠法制備了活化半焦負(fù)載Fe 摻雜TiO2光催化劑，研究了其對(duì)模擬煙氣的脫硝性能。 實(shí)驗(yàn)表明，在紫外和可見光下Fe/TiO2光催化劑比純TiO2氧化脫硝率分別提高了15%和10%， 通過表征得知Fe 元素以取代摻雜的方式進(jìn)入TiO2晶格中，并形成了捕獲電子和空穴的陷阱， 抑制光生載流子的復(fù)合并增強(qiáng)了可見光的響應(yīng)。

稀土元素具有獨(dú)特的4f電子結(jié)構(gòu)，可有效延長(zhǎng)光生電子和空穴的壽命，提高量子效率，減小晶粒尺寸，從而提高光催化活性［6］。 相比于過渡金屬離子，稀土元素?fù)诫sTiO2細(xì)化顆粒的效果更好。 甄德帥等［7］采用溶膠-凝膠法制備了Eu3+/TiO2納米催化劑，在紫外光和可見光照射下降解目標(biāo)污染物羅丹明B。 結(jié)果表明，在500 ℃煅燒且n（Eu）/n（Ti）=0.5/100時(shí)，摻雜效果最佳。 Eu3+摻雜使TiO2產(chǎn)生晶格缺陷，顯著提高了光量子效率，光催化活性明顯提高。Reszczynska 等［8］利用溶膠-凝膠法合成了Yb-TiO2，Yb 的加入使復(fù)合催化劑的比表面積明顯增加，提高了對(duì)可見光區(qū)的吸收效率， 因此光催化性能得到大幅度提升。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻雜1%（摩爾分?jǐn)?shù)）Yb 時(shí)，苯酚在3 h 可見光照射下， 測(cè)得復(fù)合催化劑對(duì)其降解率為89%，表現(xiàn)出良好的催化活性。

3.2 非金屬離子摻雜改性TiO2

由于金屬離子摻雜可能為電子和空穴的復(fù)合提供良好的復(fù)合中心， 所以對(duì)于摻雜的材料還需要進(jìn)一步探索。 非金屬p或2p軌道與TiO2中O 2p軌道能量相近從而可以發(fā)生雜化， 可以形成能量較高的能級(jí)導(dǎo)致TiO2價(jià)帶寬化上移、禁帶寬度相對(duì)減?。?］。非金屬元素?fù)诫sTiO2部分替換或取代其晶格中的O 原子，使TiO2能隙變窄，而且大大增加了其親水性能，所以表面吸附能力得到提升。這相對(duì)于金屬摻雜進(jìn)一步優(yōu)化了TiO2的光催化性能。Ma［10］以二氧化鈦空心微球?yàn)楹?，石墨氮化碳為殼，借助超聲分散，采用兩步自組裝工藝制備了核殼復(fù)合光催化劑g-C3N4/TiO2，在可見光下對(duì)羅丹明B 進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)。研究表明，在g-C3N4與TiO2的最佳質(zhì)量比（15%）時(shí)，復(fù)合樣品的光催化活性幾乎是二氧化鈦空心微球的3 倍。 He 等［11］將N、F 同時(shí)摻入TiO2中對(duì)雙酚基丙烷（BPA）進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)，4 h 其對(duì)BPA 的降解率為61.2%， 相同條件下純TiO2對(duì)BPA 的降解率僅為19.2%， 光催化活性有所提高。 相較于金屬離子摻雜，非金屬離子摻雜不易使電子-空穴對(duì)發(fā)生復(fù)合，是更有效的摻雜材料。

3.3 表面沉積貴金屬改性TiO2

在TiO2表面沉積貴金屬對(duì)于提高光催化活性表現(xiàn)在兩個(gè)方面： 一方面貴金屬同過渡金屬一樣可以作為電子捕獲器阻礙電子與空穴復(fù)合， 促進(jìn)氧化自由基生成，提高對(duì)有機(jī)物的光催化氧化降解效率；另一方面TiO2與費(fèi)米能級(jí)不同的貴金屬結(jié)合，捕獲了電子的貴金屬其費(fèi)米能級(jí)會(huì)到達(dá)更低的電勢(shì)范圍，這樣一來金屬的費(fèi)米能級(jí)更加接近TiO2的導(dǎo)帶區(qū)域，TiO2導(dǎo)帶電子可以順利轉(zhuǎn)移到金屬離子，大大提高了光生電子-空穴對(duì)的分離率。 該方法對(duì)光催化效率的增強(qiáng)效果比離子摻雜更加明顯， 受到了研究者的廣泛關(guān)注。

Stucchi 等［12］以水為溶劑，在超聲波下將硝酸銀納米粒子沉積在微米二氧化鈦表面， 超聲使TiO2表面沉積的納米銀數(shù)量增加且重疊在一起， 很大程度上提高了可見光對(duì)丙酮的降解率。 Qi 等［13］采用微波-水熱方法，在TiO2表面通過氫氧化鈉輔助還原沉積納米Pt 制備了高比表面積的介孔Pt/TiO2空心鏈，室溫下對(duì)六氯環(huán)己烷進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)，當(dāng)Pt 負(fù)載質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)達(dá)到1.42×103min-1。由于復(fù)合結(jié)構(gòu)具有高的比表面積和高的孔容，使其對(duì)有機(jī)物的吸附增強(qiáng)，增強(qiáng)了催化效率。 然而大部分貴金屬具有毒性且成本高昂， 不利于大規(guī)模應(yīng)用， 所以在解決這些問題方面還需要繼續(xù)探索和深入研究。

3.4 半導(dǎo)體復(fù)合改性TiO2

寬窄帶隙不同的半導(dǎo)體復(fù)合可以形成異質(zhì)結(jié)，這種能帶結(jié)構(gòu)得益于兩個(gè)半導(dǎo)體的不同能級(jí)。 在異質(zhì)結(jié)存在下， 光生電子可以從能級(jí)高的位置遷移到能級(jí)低的位置， 或者說從一個(gè)半導(dǎo)體導(dǎo)帶遷移到另一個(gè)半導(dǎo)體導(dǎo)帶， 從而驅(qū)動(dòng)光生電子-空穴對(duì)的有效分離，達(dá)到抑制其復(fù)合的目的。 與此同時(shí)，兩種半導(dǎo)體本身都具備光催化活性， 復(fù)合后可在一定程度上拓寬光響應(yīng)范圍，提高光催化活性。TiO2與窄帶隙半導(dǎo)體（Eg≤3.0 eV）復(fù)合，一方面提高光生載流子的分離率，另一方面可以調(diào)節(jié)復(fù)合體系的能帶結(jié)構(gòu)，提高對(duì)可見光的光催化響應(yīng)。相較于離子摻雜，半導(dǎo)體復(fù)合不用改變TiO2的晶格結(jié)構(gòu)即可擴(kuò)大對(duì)可見光的響應(yīng)區(qū)域［14］。 所以半導(dǎo)體復(fù)合是很好的改性TiO2的方法，值得進(jìn)行深入的探索和研究。

Bi2O3帶隙為2.8 eV，其價(jià)帶比TiO2價(jià)帶低，Bi2O3與TiO2復(fù)合可以形成異質(zhì)結(jié)促進(jìn)Bi2O3光生空穴轉(zhuǎn)移到上方TiO2價(jià)帶中去， 從而抑制載流子復(fù)合。Yang 等［15］采用溶膠-凝膠法和水熱法制備了Bi2O3/TiO2復(fù)合光催化劑， 研究其在可見光下協(xié)同降解BPA 和Cr6+。 觀察得知Bi 離子不進(jìn)入TiO2晶格，而是在TiO2表面與O 原子結(jié)合形成Bi2O3增大了比表面積， 由于Bi2O3使得復(fù)合催化劑對(duì)于400～600 nm的可見光有所響應(yīng)，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下降解180 min后BPA 幾乎完全去除。Arabzadeh［14］采用熱溶劑法復(fù)合了TiO2納米粒子和一維納米線硫化鎘（CdS），制得了核殼棒結(jié)構(gòu)的復(fù)合催化劑。 其在太陽光照射下僅2～3 min 幾乎完全降解甲基橙、亞甲基藍(lán)和羅丹明B 3 種有機(jī)染料。 實(shí)驗(yàn)證明CdS/TiO2對(duì)于波長(zhǎng)大于520 nm 的可見光有催化活性，該復(fù)合半導(dǎo)體催化劑形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)有效促進(jìn)了光生電子-空穴對(duì)的分離， 這是可見光催化活性提高的原因。 多組分修飾TiO2比單一元素更有優(yōu)勢(shì)， 因?yàn)槎嘟M分的催化劑復(fù)合體可以發(fā)揮更好的協(xié)同作用， 顯著增強(qiáng)光催化響應(yīng)性能，更進(jìn)一步降低了電子-空穴復(fù)合率。 Feng［16］通過水熱法合成出多層半導(dǎo)體（CdS-Mn/MoS2/CdTe）復(fù)合TiO2納米管陣列，實(shí)驗(yàn)證明太陽燈照射20 min完全降解p-硝基酚， 照射80 min 完全降解羅丹明B，比單組分復(fù)合半導(dǎo)體的催化效果更好。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了多組分復(fù)合半導(dǎo)體形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)更能提高光催化效率。

3.5 表面光敏化改性TiO2

表面光敏化的基本原理是在催化劑表面吸附一定量的光敏材料，有機(jī)染料常用作光敏材料。光敏材料對(duì)可見光有較強(qiáng)的吸收能力和較寬的光譜響應(yīng)范圍。 在染料敏化TiO2體系中，染料受到光的照射激發(fā)出電子，由于敏化劑與TiO2能帶不同，所以其被激發(fā)的電子能躍遷到TiO2導(dǎo)帶上并成功附著在TiO2表面，進(jìn)而更易于使其表面的氧分子被還原，由此來形成一定強(qiáng)度氧化性的活潑自由基， 最終促進(jìn)有機(jī)物的高效降解。

尚靜等［17］通過水熱法利用苝二酰亞胺（PTCDI）和四磺酸酞菁銅（CuPcTs）合成了敏化后的TiO2復(fù)合光催化劑，在可見光下對(duì)羅丹明B 進(jìn)行氧化降解實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過敏化的TiO2可吸收400～800 nm 的光波， 拓寬了對(duì)可見光的吸收光譜范圍，從而提高了光催化活性。 李佩欣等［18］采用溶膠-凝膠法制備了鋅卟啉/TiO2復(fù)合光催化劑降解甲基橙，實(shí)驗(yàn)說明摻入合適劑量的鋅卟啉敏化劑能夠顯著增強(qiáng)對(duì)甲基橙溶液的催化程度，若過量會(huì)導(dǎo)致TiO2表面被覆蓋使催化劑對(duì)光子的吸收效率降低。 楊曉超等［19］結(jié)合溶膠-凝膠法及水熱法，利用鐵酞菁和磁性氧化石墨烯分別作為染料敏化劑和載體， 最終合成了ZnO-TiO2復(fù)合光催化劑，并進(jìn)一步做實(shí)驗(yàn)觀察該催化劑對(duì)亞甲基藍(lán)的降解情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，復(fù)合光催化劑在可見光照射下可達(dá)到最大降解率為99.5%，該數(shù)據(jù)遠(yuǎn)超過無敏化劑復(fù)合的ZnO-TiO2。

3.6 負(fù)載改性TiO2

由于TiO2顆粒細(xì)小，所以選擇合適的具有多孔特性的材料或大比表面積的纖維和織物為載體將TiO2負(fù)載在上面， 可以增加光催化劑的比表面積從而增大與有機(jī)污染物的接觸面積，加快光催化速率，提高對(duì)有機(jī)物的降解效率。另外，相對(duì)于其他改性方法，該方法在催化劑的回收再利用方面有所突破。目前被研究的負(fù)載對(duì)象主要是分子篩、 碳納米結(jié)構(gòu)材料以及一些纖維和織物等。

分子篩是一種均勻的納米級(jí)多孔結(jié)構(gòu)材料，以分子篩為載體TiO2可以進(jìn)入空洞內(nèi)或負(fù)載在沸石表面形成復(fù)合光催化劑， 在光照下產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。 由于分子篩空洞內(nèi)有較強(qiáng)的電場(chǎng)且表面分布很多電子，可以抑制電子-空穴復(fù)合，同時(shí)較大的比表面積吸附更多的有機(jī)物，提高了分子篩負(fù)載TiO2的光催化活性［20］。 苑麗質(zhì)等［21］以鈦酸四丁酯為鈦源，Hβ 分子篩為載體，采用溶膠-凝膠法制備了TiO2/Hβ分子篩復(fù)合光催化劑，并對(duì)甲基橙進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)甲基橙溶液質(zhì)量濃度為20 mg/L、TiO2/Hβ用量為4.8 g/L 時(shí)， 甲基橙的降解率達(dá)到88.7%，表現(xiàn)出很好的光催化效果。 楊自濤等［22］采用溶膠-凝膠法和固體擴(kuò)散法將制得的TiO2負(fù)載在分子篩上，得到具有光催化性和吸附性的TiO2/13X 復(fù)合光催化劑， 研究了其催化降解甲醛溶液的性能。 實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)負(fù)載質(zhì)量比（13X 與TiO2的質(zhì)量比）為1∶0.2 時(shí)，甲醛的降解率達(dá)到90.7%，表現(xiàn)出良好的催化活性。

TiO2負(fù)載在碳納米結(jié)構(gòu)材料上近幾年得到廣泛研究。 碳納米材料良好的導(dǎo)電性使載流子的遷移速率增大，且其大的比表面積可以固定更多的TiO2。零維結(jié)構(gòu)的富勒烯（C60）、一維結(jié)構(gòu)的碳納米管以及二維結(jié)構(gòu)的石墨烯都具有獨(dú)特的顯微結(jié)構(gòu)和光電性能［23］，所以在光催化領(lǐng)域都有所研究。 Krishna 等［24］通過將納米TiO2粒子與羥基化的C60 結(jié)合得到的催化劑光降解效率有所提高。 白書立等［25］用水熱法制備TiO2納米管/碳納米管（TiO2/CNT）復(fù)合材料及進(jìn)行光催化降解玫瑰紅染料廢水的研究。結(jié)果表明，TiO2與CNT 的摻雜比例（質(zhì)量比）為5∶1 時(shí)，復(fù)合材料光催化降解效果最好。 石墨烯是由單原子層的碳原子經(jīng)過sp2 雜化以六元環(huán)方式連接呈蜂窩狀二維的新型碳材料。相比于富勒烯和碳納米管，石墨烯具有更優(yōu)異的導(dǎo)電性能和更大的比表面積［26-27］，因此可以作為性能更好的載體材料。 將TiO2與石墨烯復(fù)合形成的光催化劑提高了對(duì)可見光的響應(yīng)活性，同時(shí)石墨烯可以作為電子受體捕獲光生電子， 提高了光生電荷的分離率。 Khalid 等［28］采用水熱法還原了氧化石墨烯并將TiO2負(fù)載在石墨烯（RGO）上制得了TiO2/RGO 復(fù)合光催化劑，對(duì)甲基橙進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)。 結(jié)果表明，石墨烯含量增加時(shí)，TiO2的吸收光譜發(fā)生紅移，提高了對(duì)可見光的利用率，而且降解率明顯高于純TiO2。 陳春明［29］采用溶膠-凝膠法及進(jìn)一步熱處理制備TiO2/RGO 復(fù)合材料，用于光催化降解甲基橙。 結(jié)果表明，在焙燒溫度為500 ℃、石墨烯摻量為3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）條件下，制備的復(fù)合光催化材料主晶相為銳鈦礦型TiO2，其光催化性能最佳，比相同條件下制備的純TiO2對(duì)甲基橙的降解效率高很多。 石墨烯負(fù)載不僅對(duì)廢水中的有機(jī)物有很好的降解效果，對(duì)空氣中的有機(jī)污染物也是如此。Ebrahimi 等［30］通過水熱法將P-25 負(fù)載到還原氧化石墨烯上，合成了TiO2/RGO 復(fù)合光催化劑，并進(jìn)行催化降解氣體污染物（含一定量乙醛）實(shí)驗(yàn)。 當(dāng)RGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，TiO2/RGO 對(duì)可見光有很好的響應(yīng)。 實(shí)驗(yàn)證明該復(fù)合催化劑在催化降解過程中，RGO 同時(shí)扮演著光敏化劑和電子受體的角色，相比于其他改性方法在更大程度上促進(jìn)了電子和空穴的分離，使得催化效率進(jìn)一步提升。

將TiO2負(fù)載在大尺度且易于回收的材料如纖維或織物上， 由于具有便利和廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)也得到了很多關(guān)注［31］。 楊梓薇等［32］利用紫外輻照并結(jié)合超聲法使TiO2納米粒子吸附到棉織物表面，進(jìn)行復(fù)合催化劑對(duì)甲基橙的催化降解實(shí)驗(yàn)，證明了將TiO2負(fù)載到織物上有良好的光催化活性和耐久性。 羅大軍等［33］將熱蝕處理后的玄武巖纖維浸漬在Ti 溶膠中，之后在一定的溫度范圍（300～600 ℃）燒結(jié)，經(jīng)過以上處理得到催化性能較高的玄武巖纖維/TiO2復(fù)合催化劑。 利用掃描電鏡（SEM）等儀器對(duì)該復(fù)合材料進(jìn)行表征，看到在玄武巖纖維表面均勻分布著TiO2。實(shí)驗(yàn)得出TiO2負(fù)載率為4.83%時(shí)，甲基紅的降解率達(dá)到98.58%，催化性能最佳。

雖然通過將TiO2負(fù)載到其他材料上可以提高催化效率且便于回收， 但是對(duì)于提高其分布均勻性及附著性和高親水性仍需要進(jìn)行深入研究。

4 總結(jié)及展望

TiO2是光催化領(lǐng)域極具前景的催化劑， 對(duì)其研究的重點(diǎn)就是降低光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合和拓寬對(duì)可見光的響應(yīng)范圍。 通過離子摻雜、貴金屬沉積、半導(dǎo)體復(fù)合、表面光敏化以及負(fù)載等改性TiO2的方法，大大提高了TiO2的光催化效率，使其在有機(jī)物污染的光催化降解領(lǐng)域有了新的進(jìn)展。 然而對(duì)于改性TiO2的復(fù)合體系仍需要進(jìn)行更深入的研究，例如：通過可控的手段進(jìn)行異質(zhì)復(fù)合；不破壞復(fù)合體系的某一方結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)很好的結(jié)合； 在負(fù)載材料的選擇上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)保； 研發(fā)新型光催化劑或改性方法獲得更寬范圍的可見光區(qū)的響應(yīng)。此外，對(duì)于光催化劑的回收和再利用也是今后需要考慮和研究的問題。 隨著對(duì)TiO2研究的不斷進(jìn)行和問題的不斷解決， 光催化降解必將在處理有機(jī)污染物領(lǐng)域有著更好的應(yīng)用前景。