上转换材料/TiO2复合膜的制备及其光催化性能的研究(4)
目前TiO2光催化降解污染物的研究工作主要处于实验阶段，对纳米TiO2光催化剂的研究主要集中在如下两个方面：第一个方面，纳米TiO2光催化剂合成工艺的研究；第二方面，纳米TiO2光催化剂催化性能提高的研究[29]。
减小纳米TiO2颗粒的直径会减少光生载流子向表面迁移的时间，降低其在体相中复合的几率，从而能提高催化剂的光催化活性。如果能够采取措施降低电子-空穴在表面的复合几率，那么TiO2的光催化性能将会进一步提高。人们在这种认识基础上，通过半导体复合、贵金属沉积、过渡金属离子掺杂等方法对纳米TiO2进行了改性研究[30]。
1.3.1 TiO2光催化机理
TiO2能成为催化剂，与其结构和特性有关，其光催化机理如图2所示。TiO2作为一种半导体，具有不连续的能带结构，在其低能价带和高能价带间是禁带，在TiO2吸收了大于禁带的光子能量后，受激电子从价带跃迁到导带，产生电子-空穴对，空穴可以夺取催化剂表面被m吸附物质或溶剂的电子，使得原本不吸收光的污染物被氧化，而电子则可使得吸附在催化剂表面电子受体被还原[31]。
图1.2 TiO2光催化机理示意图
1.3.2光催化氧化的影响因素
（1）TiO2的晶型和粒径
自然界TiO2的晶型分为板钛矿(Rutile)，锐钛矿(Anatase)和金红石(Brookite)这三种。其中锐钛矿的光催化活性最高，在目前的研究中广泛使用。当锐钛矿型TiO2中混有少量金红石型TiO2时，TiO2的催化活性将有明显的提高[32]。
TiO2的禁带宽度随着粒径尺寸减小而变宽，并且催化性能也随之提高。当TiO2颗粒直径小于10nm时，其光催化性能提高十分显著。所以制备小粒径的TiO2颗粒，能较好的提高光催化的效率。
（2）光源和光强
当光强较低时，光催化分解的效率随着光强得增加而提高；当光强较高时，光催化降解的效率会随着光强的增加而降低。
光催化降解一般用电光源和太阳光源。电光源稳定性和持久性比较好，但波谱相对单一，光源对有机物的作用比较单一。太阳光源无成本，但受地域、气象和时间等因素的限制，光谱范围大，对有机物的作用比较复杂，会使系统较为不确定[33]。
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