炭化温度对TiO2/C杂化气凝胶性能的影响(3)
(3) 在催化剂和吸附方面的应用
气凝胶有着较高的比表面积、高孔隙率和良好的耐热性，以及在催化过程中表现出的优良的高选择性，这些特点使气凝胶作催化剂时表现出优良的活性和选择性，而且寿命也高于普通的催化剂。
(4) 在环保方面
炭气凝胶由于其高的比表面积、孔隙率和光催化性能，往往被用作污水处理中的吸附剂，是有效又环保的材料。如用炭气凝胶吸附有机印染水中的杂质，进行水处理的过程，效果很好。
(5) 其它应用
气凝胶可以用作杀虫剂，它本身没有毒性，但是它附着在昆虫身体上可以把其体内的水分吸干而导致昆虫死亡[7]。另外，气凝胶由于其良好的声学性能，成为了一种极好的声阻材料；由于气凝胶的吸附性能，还可用作化妆品中的除臭剂[8]。
1.3 TiO2/C的发展和研究现状
1.3.1 TiO2/C的发展
2、水热合成法
水热合成法是在特制的密闭反应器（高压反应釜）里，利用高温高压下，化合物表现出溶解度增大、晶体结构易转型、离子活度增加等特殊性质，以水溶液作为反应介质，通过对溶液加热，溶液温度可以超过水的沸点，达到饱和蒸汽压，创造一个高温、高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶，从而制得相应的纳米粉体。
3、热氧化法
热氧化法是一种最简单的方法，直接在炉子上煅烧氧化含Ti金属。Khan等人在天然气中850℃条件下煅烧金属Ti制备C掺杂TiO2，第一次提出碳掺杂的TiO2具有很高的光电化学性能，通过光解水制备H2和O2，发现其光电转换效率可以达到8.35%，并且在可见光下具有稳定的光催化性能。Irie等通过加热氧化TiC粉末的方法制备了C掺杂的锐钛矿相TiO2粉末，TiC粉末也在可见光下表现出光催化活性。
4、其他制备方法
除了上述几种制备方法外，也可以用化学气相沉积法（CVD）、磁控溅射法、微乳溶液法、等离子体火焰法和均相沉淀法等方法制备 TiO2/C 。
1.4 TiO2/C杂化气凝胶的性能
1.4.1 TiO2/C杂化气凝胶的光催化性能
光催化是指材料在光照射条件下，通过把光能转化为化学能，促进有机物降解的过程。实验证明，纳米TiO2 /C 由于表面积大，导致吸光范围大，所以纳米TiO2 /C 较TiO2 /C块体材料有更好的催化活性，纳米TiO2 /C表现出更优良的光催化降解性能。
光催化反应过程中，随着浓度的升高，有机物分子与光催化剂发生碰撞越剧烈，反应速度也就相应变快；反之，低浓度下，有机物分子与光催化剂碰撞频率低，反应速度变慢。研究表明，光催化反应一般发生在距催化活性中心几纳米范围内，因此为了提高TiO2 光催化剂的催化效率，可以通过加入具有强大吸附能力的惰性载体，以模拟高浓度场所。通常采用溶胶一凝胶法制备TiO2，并由于活性炭因其具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构和强大的吸附能力，将活性炭负载于TiO2上，这种做法能显著提高TiO2的催化活性[17-21]。
有研究表明, 由于光催化反应可分为吸附和化学反应2个步骤，只有有机物分子吸附到催化剂表面，才能被光催化氧化，因此有机污染物分子在TiO2 光催化剂表面的吸附性能与其光催化降解速率有密切的关系[22,23]。
TiO2光催化化学反应的主要步骤包括：
①TiO2受光子激发后产生载流子-光生电子、空穴；
②载流子之间发生复合反应，并以热或光的形式将能量释放；
③由价带空穴诱发氧化反应；
④由导带电子诱发还原反应；
⑤发生进一步的热反应或催化反应（如水解或与活性含氧物种反应)；