光电催化氧化
光、电催化氧化降解染料废水的研究
１４ 分析 方法 ．
将采集 的溶 液样 品逐 次放 于 ４ ０ ｒｍ ｎ离 心分 离器 ， ０ ０／ ｌ 待 分离 出 ＴＯ ｉ ：等微 粒后 ， ７ 用 ２型分 光 光度 计 ， ３ ｍ 比 以 ｃ
色皿 分别测 出染 料溶液 的吸 光度 ， 用吸 收 比色法计 算脱 色
率。
图 １ 试 验 装 置 示 意 图
脱 色率 ＝（ 一 ／ ｎ × ０ ％ １ Ａ Ａ ） １０
式 中 、 为 光解 前 后 溶液 在 最 大吸 收 波长 处 的吸 Ａ
光度。
Ｓ Ｇ—Ｉ型多 功能光 化学 反 应装 置 ， 由我 院 自行 设计 、
１ 研 究 方 法
１ １ 试 剂 ．
将反 应 设备 注 入 自来水 ２ ０ ， 动 加 热器 加温 至 所 ８ Ｌ启 需 温度 ， 将染 料放 人烧 杯 ， 温搅拌 ， 入反应装 置 。启 动 加 注 反应装 置的水循 环 系统 ， 溶液 搅 拌 ３ ｍ ｎ 将 ０ ｉ。若 为工 厂的 印染废 水 。 先行 絮凝 ， 则 再将 絮凝 后的废 水注入反应装 置 。
选用 的载体有 玻璃 、 砂 、 海 陶瓷 等 等。本 研 究在 国 内首 次 将 电场引人 到染 料 废 水 及 含 农药 废 水 的处 理 中 ， 成 了 形 光、 电催 化氧化 这一新 颖 的废 水处 理 方法 ， 强化 了光催 化 氧化 过程 ， 加速 了废水 中有 机污染物 的降解 。
光、 电催化氧化降解染料废水的研究
刘凤 丽。
（ ．大 连市 环 境 科 学设 计 研 究 院 ， 宁 大 连 １６ ２ ） １ 辽 １０ ３
光电催化综述
光电催化综述光电催化是一种将光能转换为化学能的多相催化过程，主要涉及光能、电子和离子的转移。
这种技术通过使用光电极（通常是半导体材料）与电解液接触，利用光的照射产生光生电子和空穴，这些电子和空穴在电场的作用下分离并参与氧化还原反应。
光电催化有广阔的应用前景，尤其是在太阳能转化和废水处理领域。
例如，通过使用光电催化技术，可以有效地将太阳光分解水产生氢气和氧气。
在光催化过程中，半导体光催化剂的能带结构起着重要作用，它由填满电子的低能价带和空的高能导带构成，价带和导带之间存在禁带。
当能量大于等于禁带宽度的光照射时，价带上的电子激发跃迁至导带，价带上产生相应的空穴。
这些空穴和电子在电场作用下分离并迁移到粒子表面，产生空穴-电子对。
光电催化的反应过程包括电子和空穴在光催化剂的体内复合、电子和空穴在光催化的表面复合、迁移到光催化剂表面的电子与表面吸附的电子受体反应（即还原过程）、迁移到光催化剂表面的空穴与表面吸附的电子给体反应（即氧化过程）。
其中体相复合和表面复合不利于光催化反应，而还原过程和氧化过程有利于光催化反应。
光电催化的一个重要应用是处理水中的药物和个人护理品。
这种技术通过将光催化法与电化学法相结合，通过在光照下对半导体光阳极施加偏置电压，外加电场有效地抑制了光生电子空穴对的复合，提高了半导体光催化剂的光催化活性。
此外，光电催化在木质素的价值化利用中也发挥了重要作用。
木质素解聚是木质素化学解聚的过程，具有反应速度快、化学结构断裂模式清晰等优点。
尤其在光-电催化过程中，可以在温和条件下产生光/电子，并直接作用于反应底物的特定化学键并使其断裂，或将反应物转化为特定的自由基中间体，促进底物的连续转化。
总的来说，光电催化是一种具有广泛应用前景的技术，其核心在于利用光电极实现光能与化学能的转换。
它涉及到复杂的物理、化学和电学过程，需要进一步的研究和开发以实现更高效和可持续的应用。
关于光催化氧化技术的综述研究
关于光催化氧化技术的综述研究光催化氧化技术是一种利用光能将氧化还原反应进行催化的技术，近年来得到了广泛的关注和研究。
光催化氧化技术具有高效、环保、可持续等优点，在环境保护、能源开发、化工、材料等领域有着重要的应用价值。
本文将就光催化氧化技术的原理、材料、反应机理、应用等方面进行综述研究。
一、光催化氧化技术的原理光催化氧化技术是利用光能引发氧化还原反应，从而实现物质转化的一种技术。
其原理主要包括光照、光催化剂和反应物三个方面。
首先是在光照的作用下，光能激发催化剂上的电子，从而形成活性中心；其次是活性中心与反应物发生作用，引发氧化还原反应；最后是由于光照的存在，反应速率得到显著提高。
这一过程是一个非常复杂的过程，需要光能、催化剂和反应物之间的协同作用才能实现。
二、光催化氧化技术的核心材料光催化氧化技术的核心是光催化剂，它决定了光催化氧化技术的效率和稳定性。
常见的光催化剂包括二氧化钛、氧化铟、氧化锌、二氧化硅、氧化铁等。
二氧化钛是应用最为广泛的光催化剂，其优点是光催化活性高、光稳定性好、价格低廉等。
除了光催化剂外，载体材料也是影响光催化氧化技术效果的重要因素，常见的载体材料包括活性炭、二氧化硅、氧化铝等。
这些载体材料具有比较高的比表面积和孔隙结构，能够提高光催化剂的分散度和利用率，从而进一步提高光催化氧化技术的效率和稳定性。
三、光催化氧化技术的反应机理光催化氧化技术的反应机理是研究光催化氧化技术过程中最为复杂和困难的部分。
目前关于光催化氧化技术反应机理的研究主要分为两种类型：一种是基于单一光催化剂的反应机理研究，另一种是基于多组分光催化体系的反应机理研究。
前者主要研究光催化剂在光照条件下的电子转移、活性中心的形成与分解等过程，后者则要考虑到不同组分在光照条件下的相互作用。
不管是哪种类型的研究，都需要运用表面物理化学、光物理学、电化学等多学科的知识来解析光催化氧化技术的反应机理。
反应机理的深入研究可以为改进或设计新的光催化剂提供理论指导。
二氧化钛光催化原理
TiO?光催化氧化机理TiO?属于一种n型半导体材料，它的禁带宽度为3.2ev （锐钛矿），当它受到波长小于或等于387.5nm的光（紫外光）照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越前至导带，形成光生电子（&）；而价带中则相应地形成光生空穴（h+），如图1-1所示。
图IT Ti爲光电效应示意图Fi 此L-L Schematic diagram of phnto&lectric transfer effect on TiQ如果把分散在溶液中的每一颗TiO?粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子和空穴在电场的作用下分别迁移到TiO?表面不同的位置。
TiO?表面的光生电子e-易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，而空穴八则可氧化吸附于TiO?表面的有机物或先把吸附在TiO?表面的OHff 口9分子氧化成-0H1由基，• OH 自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化水中绝大部分的有机物及无机污染物，将其矿化为无机小分子、反应过程如下：反应过程如下：CO和HO等无害物质。
+・1. . . 1. ■(3)h+eG热能h++OH-TOH⑸+ h + H 2O TOH + H +(6) e- +0 2T O2(7)O2+H+ THO2 ・⑻2H2OTO2+H 2O20)H2O2 +02 TOH + H +02(10)OH + dye T ・ T CO2 + H 2O(11)H+ dye T •—> C02 + H20(12)由机理反应可知,TiO?光催化降解有机物，实质上是一种自由基反应TiO 2光催化氧化的影响因素1 试剂的制备方法常用TiO 2光催化剂制备方法有溶胶一凝胶法、沉淀法、水解法等。
不同方法制得的TiO 2粉末的粒径不同，其光催化效果也不同。
同时在制备过程中有无复合，有无掺杂等对光降解也有影响。
TiO 2的制备方法在许多文献上都有详细的报道，这里就不再赘述。
光催化
摘要光催化氧化技术是一种新型的高级氧化技术,本文系统介绍了光催化剂的制备方法,探讨了各种因素对光催化反应的影响,综述了光催化技术在环境保护卫生保健自洁玻璃,特别是在光催化功能型涂料等方面的应用 ,提出了光催化技术的发展方向和值得注意的问题。
关键词:光催化 ; 二氧化钛 ; 制备 ; 环境保护 ; 光催化涂料引言1972年Fujishima和Hongda在《Nature》上发表了关于在TiO电极上光解2水的论文，这是多相光催化研究开始的标志之一。
此后人们从各个领域对TiO光2催化行为进行深入的研究，探讨其光催化原理,并致力于提高光催化效率。
1976年Carey[1]等在光催化降解水中污染物方面进行了开拓性的工作，显示出光催化技术在环保领域的应用前景。
虽然光催化的原理并不十分清楚，但是利用光催化反应的研究非常活跃，目前光催化去除和降解污染物成为其中最活跃的一个研究方向，并开发了一系列光催化产品。
1. 光催化剂的制备方法1 . 1光催化剂的类型常见的单一化合物光催化剂多为金属氧化物或硫化物,如TiO2、ZnO、ZnS、CdS及PbS等,它们对特定反应具有突出优点。
如CdS半导体带隙能较小,与太阳光谱中的近紫外光段有较好的匹配性能,因此可以很好地利用自然光能,但它容易发生光腐蚀,使用寿命有限相对而言, TiO2 的综合性能较好,是研究中采用最广泛的单一化合物光催化剂。
当两种或两种以上半导体材料复合时,催化活性可能会显著改观。
研究采用的此类复合光催化剂还有WO3 /Ti O2、MoO3 /Ti O2、SiO2 /TiO2与ZrO2 /TiO2等。
Choi等[ 2 ]广泛研究了各种金属离子掺入量子尺寸的Ti O2后对催化活性的影响,发现掺入少量的Fe (Ⅲ)、Mo (Ⅴ)、Re (Ⅴ)或Os (Ⅲ)时对氯代烷烃的光催化降解能力明显增强。
1 . 2纳米TiO2的制备方法TiO2光催化剂的制备方法很多,德国Degussa公司发明的气相合成法,采用气相氢氧焰水解法(Aer osil法)制备纳米级TiO2 ,并被应用于工业生产中,该法具有原料易得,可挥发,易水解,易提纯,产品无需粉碎,物质的浓度小,生成的粒子凝聚少,气相产物的表面整洁、纯度高,易控制粒径得到不同比表面积或不同晶型的系列产品等优点。
光催化氧化法简介
光催化氧化法简介光催化氧化法是近20年才出现的水处理技术，在足够的反应时间内通常可以将有机物完全矿化为CO2和H2O 等简单无机物,避免了二次污染,简单高效而有发展前途.所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应.光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态,然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。
光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。
由于以二氧化钛粉末为催化剂的光催化氧化法存在催化剂分离回收的问题，影响了该技术在实际中的应用，因此将催化剂固定在某些载体上以避免或更容易使其分离回收的技术引起了国内外学者的广泛兴趣。
在我国工业废水中，印染废水因其有机物含量高、色度深、水质复杂、排放量大而成为难处理的工业废水之一。
印染废水中含有大量卤化物、硝基物、氨基物、苯胺、酚类及各种染料等有机物，主要来自纤维、纺织浆料和印染加工所使用的染料、化学药剂、表面活性剂和各类整理剂。
其COD浓度达数千至数万mg/L,色度也高达数千至数万倍,可生化性差，很多废水还含有高浓度无机盐：如氯化钠、硫化物等,严重污染水环境。
国内处理染料废水普遍以生物法为主，同时辅以化学法，但脱色及COD去除效果差,出水难以稳定达到国家规定的排放标准。
光催化氧化法是近年来水处理研究的热点之一，实验证明，此方法对印染废水有较好的处理效果.当进水COD Cr为1300 mg/L左右,色度为800倍时,经本法处理的废水,出水COD Cr达188 mg/L，色度为0～10倍，COD Cr 去除率达92％,脱色率几近100%.主要水质指标达到了GB8978—1996《污水综合排放标准》中染料工业的二级标准.本法可取代常规的生物法，适合中小型印染厂的废水处理。
光催化氧化法原理光降解通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物最终生成CO2、H2O及其他的离子如NO3—、PO43—、Cl-等。
光电催化
光电催化在气体污染物处理中的应用
二氧化钛半导体是一种得到广泛应用的光催化材料， 由于高效、无二次污染等优良特性，利用其进行催化 氧化降解空气中有机污染物的多相光催化过程已日益 受到人们重视.但是，光催化中光生空穴一电子对的 简单复合将造成降解效率低，成为制约光催化应用的 关键.潘湛昌等提出用光电催化氧化降解气相有机污 染物以降低光生空穴与电子的复合率。 以环己烷为目标污染物，采用活性碳/石墨和泡沫镍 作TiO2的载体，形成微孔电极，用高聚物固体电解质 Nafion分隔阴、阳两极，组成新型气相光电催化氧化 反应系统。利用外加电压的作用，有效地解决了TiO2 半导体光生电荷简单复合的问题。
光电催化处理污染物研究 进展
姓名：周光红 学号：20818095
主要内容：
光电催化的原理 光电催化的影响因素 光电催化的应用 存在的问题 光电催化处理污染物的展望
光电催化原理
光催化的原理 必要条件:
光——吸收光或紫外光 催化剂 ——TiO2以其活性高、化学稳定性好、低 廉无毒、持续性长、反应条件温和、降解速度快、 催化效率高及具有超亲水性等特点倍受人们青睐， 成为当前最有应用 潜力的一种光催化剂，在半导2光电催化在环境保护方面的应用
光电催化是在开发利用太阳能的光电化学电池的 过程中迅速发展起来的。 1972年,A. Fujishima和K.Honda在n型半导体TiO2 电极上发现了水的光电催化分解作用,从此开始了 多相催化研究的新纪元。光电催化的前期研究大 多限于太阳能的转换和储存(光解水制氢)。 20世纪80年代以来,TiO2多相光催化在环境保护领 域内对水和气相有机、无机污染物的去除方面取 得了较大进展。 长期的研究表明,光催化方法能将多种有机污染物 彻底矿化去除,为各种有机污染物和还原性的无机 污染物,特别是生物难降解的有毒有害物质的去除, 提供了一种被认为是极具前途的环境污染深度净 化技术。
光催化氧化技术进展
3.TiO2光催氧化基本原理
半导体光催化作用机理以能带理论为基础.TiO2光催 氧化基本原理可以通过以下几个过程进行解释.
〔1〕带间跃迁：当能量大于或等于TiO2禁带宽度即 波长小于378.5nm的光照射TiO2时,其价带上的电 子受光激发跃迁到导带,称为间带跃迁.
〔2〕电子-空穴对<e--h+>的产生：被激发的电子从 价带进入导带后,在导带上产生带负电的高活性光 生电子<e->,在价带上留下带正电荷的空穴<h+>, 即生成电子-空穴对.电子和空穴在电场力和扩散 的作用下迁移到TiO2粒子表面,如果粒子表面已经 存在被吸附的有机物或无机物,则更容易发生氧化 还原反应.
• 作为新型的高级氧化技术,光催化氧化法已成为环 境治理的前沿领域和研究热点,利用光催化氧化有 望实现有机物的深度矿化.现阶段实现工业化的主 要困难是催化剂的光催化效率低,氧化剂难于分离, 不能充分利用太阳能,合适载体的选择以及光催化 反应器不适合工业生产等一系列问题.不过随着这 些问题的逐步解决,光催化氧化技术在水处理领域 将会有良好的市场前景和社会经济效益.
• TiO2+hv→TiO2+e-+h+
• h++e-→复合+能量<hv'<hv或热能>
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光电催化氧化原理、反应器及其在环境污染控制中的应用钱丹福州大学环境与资源学院 030620340TiO2光电催化水处理是一种电化学辅助的光催化反应技术，通过施加外部偏压减少光生 电子和空穴的复合，从而提高其量子效率使有机污染物彻底矿化。
光激活半导体（通常使用TiO2）价带上的光生空穴，在水中产生氧化能力极强的氢氧自由基，可使水中难于降解的有机污染物完全矿化，且作用物几乎无选择性，降解过程可在常温常压下进行，加之该法毋须添加化学试剂，无二次污染，故成为当前水净化技术在国内外的研究前沿和开发热点[1-10]。
迄今为止，大量研究揭示出该过程的主要问题之一是量子效率太低。
近年来有研究者采用电化学辅助的光催化方法（或称光电催化方法）阻止光生电子和空穴发生简单复合以提高量子效率[11-19]。
实验证明：使用TiO2光电极可显著提高过程的量子效率，同时具有增加半导体表面·OH的生成效率和取消向系统内鼓入电子俘获剂O2的两大优点[20-23]。
1 光电催化氧化反应研究进展1.1 光电催化反应发展光电催化氧化在过去十五年间，主要是在企图开发一种可以利用太阳能以获得清洁能源氢的所谓光电化学电池的鼓舞下面迅速发展起来的。
光电化学效应实际上早在1839年已为E.Becquerel所发现。
1955年，W.H.Brattain和C.G.B.Garratt根据锗电极得到的试验结果指出，Becquerel效应是由于生成半导体-电解液结的关系，从而产生了利用照射置于电解槽中的半导体电极生产化学品或电能的概念，以后直至1972年，A.Fujishima和K.Honda 利用n型半导体TiO2将水在比H2O/O2队的标准氧化电位负的多的情况下生产氧获得成功之后，才引起人们的广泛注意。
这种利用半导体电极的光电化学电池被认为是将光能转变为电能和化学能的一种最有希望的发现。
在以后的年代里，为了对半导体在构成这种光电化学电池中的作用有更清楚的了解，进行了大量的理论和试验工作，并使光电催化氧化发展到用于水处理领域。
用TiO2处理水中有机物的早期研究主要是用粉末状TiO2分散水中形成悬浆，该方法有两个明显缺点：即悬浆中TiO2粒子难以分离回收，并且量子化效率低。
有学者通过均匀沉积法或溶胶凝胶法将TiO2粒子固定在玻璃、陶瓷或硅砂等载体颗粒表面，制成固定态TiO2催化剂，该方法虽然解决了TiO2难以回收的问题，但大多数研究结果表明，固定态催化剂由于反应和传质的表面积大幅度降低，导致光催化氧化的效率降低，并且量子化效率低的问题仍然没有得到解决。
在光催化反应中，光生电子-空穴的复合一直是限制光催化剂效率的主要因素，光电催化的提出为解决这一难题提供了一个可行的研究方向。
光电催化氧化是在用固定态TiO2作阳极，铂作阴极的电化学体系中，用外电路来驱动电荷，使光生电子转移到阴极，利用这种方法抑止电子、空穴的简单复合，提高光催化氧化的量子化效率。
Vinodgopal等人用TiO2/SnO2/OTE作工作电极，铂丝网作对电极，饱和甘汞电极为参比电极处理溶液中的A07，试验装置如图1所示，溶液中不停的通入氮气，并在工作电极上加上相对于参比电极+0.83V 的偏电压时，A07的浓度下降的很快，在60min内从50mg/L降至近乎为0。
而不加正向偏压时，溶液中通入O2（即通常的试验条件），在150min内只能将浓度降低10mg/L。
由此可见，利用外电压对电子、空穴的分离确实是相当有效的。
图1 光电催化原理装置图 图2 分隔式光电合成电解装置 A－TiO2光电极；C－Pt计量阴极；L－汞灯MS－电磁搅拌器；S－硅酮隔片；M－压力计；SB－盐桥符小荣等人用TiO2/Pt/glass薄膜作工作电极，Pt片作对电极，饱和甘汞电极作参比电极（SCE），加上+0.8V偏压及紫外光，对生物染色剂立春红G（C18H14N2O7S2Na2）进行了试验研究，结果表明，该燃料溶液的降解率较不加电压高出约20％。
除了使用导电玻璃作催化剂载体外，也有采用泡沫镍片或丝网状钛为原材料的。
例如，采用阳极氧化法制成网状TiO2/Ti光电极，通过光电催化氧化处理燃料Rose Bengal和若丹明B，试验结果表明，在光电催化氧化过程中，染料的降解速度较光催化氧化提高约45%。
笔者在研究中，采用以粉末状活性炭为主要载体，少量聚四氟乙烯（PTFE）为粘结剂，以金属网为支撑基体的TiO2导电光催化复合膜，纳米TiO2颗粒通过涂敷、滚压固定在膜表面。
为制备廉价而又实用的导电固定化TiO2催化剂薄膜提供了新思路。
以这种复合膜作工作电极，Pt丝作对电极，以罗丹明B染料为降解对象，研究了TiO2-活性炭光催化复合膜的光电催化活性，讨论了附加电场对光催化氧化的增强作用（反应装置见图6）。
不同外加电压条件下的光电催化测试结果如图3所示，从图中可以看出，当光催化体系中加入外加电压后，其光催化降解的速度和相同时间条件下的光催化效率较不加电压时均有较大提高。
这可以解释为阳极偏压的加入使光催化体系这被激发的光生电子通过外电路定向的流向铂阴极，将空穴转移导催化剂表面，使激发电子和空穴的复合几率下降，空穴的利用率提高。
图3 不同外加电压下的光电催化性能 图4 光电催化空白对比实验随着外加电压的逐渐增大，罗丹明B的降解速度逐渐加快，光催化效率也逐渐提高，这说明外加电场越强对电子的定向移动影响越大，使电子和空穴的复合几率变得更小。
当外加电压达到0.8V时，光电催化降解速度明显增大，与不外加电池相比，光催化降解达到90%时所需的时间从175min缩短为70min，达到最佳值。
继续增大外加电压其光催化效率没有明显的变化。
对体系单纯施加0.8V外电压，考虑无紫外光照射和有紫外光照射但使用不含催化剂的复合膜两种情况，如图4所示，罗丹明B的浓度仅有微小变化，同不加外电压的实验对比证实是由于复合膜的吸附以及单纯紫外辐射降解所造成的，亦即外加电压只起到辅助光催化反应的作用，而没有单独的电催化过程。
印度科学家对光电催化的应用研究做了进一步发展，成功的研制出一种分隔式光电合成电解装置，H+在阴极还原成H2，而受光照的TiO2薄膜阳极在短路条件下把有机污染物氧化，其光电合成电解装置如图2所示。
这种光电合成电解装置产生H2的条件是在阴极电解液和阳极电解液间形成一定的pH值差，产生0.15V以上的化学偏压，并向阴极电解液不断的通入N2，以避免溶液中有O2存在而优先结合电子，当有光照时，TiO2薄膜阳极产生电子，电子在偏压的作用下，向阴极移动，溶液中的H+得到电子还原成H2，而阳极电解液中的有机污染物被氧化。
许多研究结果都表明，与光催化氧化相比，光电催化氧化确实可以通过外加偏压，阻止光生电子和空穴之间的简单复合，从而提高光催化氧化的效率。
半导体具有能带结构，由填满电子的价带（VB）和空的导带（CB）构成，价带和导带之间存在禁带。
当用能量大于或等于禁带宽度（带隙）的光照射TiO2半导体时，价带上的电子被激发跃迁至导带而产生空穴，光生空穴具有很强的氧化能力，可夺取水分子的电子生成·OH。
而·OH 是水中存在的氧化剂中反应活性最强的，且对作用物几乎无选择性，故能使多种难于降解的水中有机污染物完全无机化，其中包括脂肪烃、芳香烃、洗涤剂、染料、农药、除草剂和腐殖质等污染物，以及水中的“三致（致癌、致畸、致突变）物”和“优先污染物”。
TiO2具有良好的化学和生物惰性，能确保水质的安全且价廉易得。
因此，自1972年,Fujishima等发现光照TiO2半导体电极具有分解水的功能[24],特别是1976 年Cary 等陆续报道了在紫外光照射下TiO2水体系可使各种难降解有机化合物降解以来[25,26],光催化作为一种水处理的方法引起了广泛的重视。
20多年来，各国的环境工作者在这一领域进行了广泛而深入的研究，TiO2光催化氧化过程已成为当今国内外水深度净化处理技术的研究热点。
1.2 纳米TiO光电催化技术研究进展2国内外纳米TiO2电催化技术治理有机废水的研究主要包括：悬浮相催化和固定床催化[12,13]。
光和催化剂是光电催化过程中的两个基本因素，主要以太阳能作为光源，电场是对催化过程的加强。
普遍流行的纳米TiO2光电催化技术属于固定床催化，结构如下[21-23]：在导电玻璃上涂覆纳米TiO2制成光透电极，用该电极作为工作电极（正电极）和铂电极、甘汞电极构成一个三电极电池，在近紫外光照射电极的情况下，外加很低的直流电压，于是将光生电子通过外电路驱赶到反向电极上去，阻止电子和空穴的复合；纳米TiO2光电催化不需要电子捕获剂，所以溶解氧和无机电解质不影响催化效率。
现按照不同的反应体系介绍如下。
1.2.1 二维纳米TiO2光电催化体系二维纳米TiO2光电催化技术通常把TiO2做成纳米膜电极，并施加10~1000mV的阳极偏压，致使光生电子更易离开催化剂表面，从而提高光催化效率。
目前国内外的研究主要以二维纳米TiO2光电催化体系为主。
Butterfield等[14]把TiO2做成纳米膜电极，发现光催化降解苯酚的效率提高了约20%，但是该膜电极容易失活。
随后,Munroe等[15]用透光的复合半导体,TiO2/SnO2膜电极，进行光电催化氧化氰化物，结果氰化物经由亚硝酸盐完全氧化生成硝酸盐，说明光电催化反应能够将有机物完全氧化矿化，有的甚至最终氧化生成水和二氧化碳等无害的有机小分子。
美国的桑基集团公司、联合技术公司、日本的住友水泥公司、平板玻璃公司等已部分应用光催化降解体系来处理废水，并取得了较好的效果[15,24,25,26,27]。
刘鸿等[26]以刮浆工艺制得了TiO2/Ni为工作电极，泡沫镍为对电极，饱和甘汞电极为参比电极的光电催化反应体系，研究了磺基水杨酸（Ssal）的光电催化降解特性，发现外加阳极偏压700mV时，Ssal能够发生有效降解，降解速率受E(的影响，降解反应的进行，阳极表面电阻出现较大的变化。
符小荣和张校刚等[27,28]应用溶胶-凝胶技术制备了TiO2/Pt/玻璃薄膜，载膜电极围工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，在阳极偏压电场的作用下对丽春红G 染料进行了有效的降解，研究了浓度、pH、电压等光电催化反应的影响。
冷文华等[30,31]采用热氧化法制备二氧化钛膜电极，采用双槽光反应器，研究水中苯胺的光催化和光电催化降解行为，发现氧的还原反应不是控制光电催化反应的速率控制步骤，但是氧的还原和还原产物能够加快苯胺的光电催化降解速率；在阳极室鼓入氮气时，苯胺的降解速率始终随着pH 的升高而下降，而当阳极室鼓入空气时，苯胺的降解速率在pH为9时最大；此外在相同的反应条件下，苯胺在单槽的光电催化降解速率大于双槽的速率。