二氧化钛自清洁涂料
自清洁涂层原理
自清洁涂层原理今天咱们来唠唠一个超酷的东西——自清洁涂层。
你有没有想过，为啥有些东西表面好像永远都干干净净的，就像有魔法一样呢？这呀，可全靠自清洁涂层这个小机灵鬼呢！再说说光催化自清洁涂层的原理吧。
这就像是一场微观世界里的魔法大战。
这种涂层里有一种很厉害的材料，比如说二氧化钛。
二氧化钛就像一个小小的超级战士。
在有光的时候，尤其是紫外线的照射下，二氧化钛就开始大展身手啦。
它能产生一些很活跃的自由基，这些自由基就像一群充满能量的小怪兽。
这些小怪兽可不会闲着，它们会去攻击那些吸附在涂层表面的有机物。
有机物是啥呢？就像是那些油污啊、细菌啊之类的脏东西。
自由基就像拿着剑一样，把这些有机物分解成二氧化碳和水。
你想啊，那些脏东西都被分解成空气和水了，涂层表面不就干净了嘛。
这就好比有一群小清洁工，在你看不见的地方，只要有光，就不停地把脏东西给消灭掉，是不是超级神奇呢？还有一种超亲水的自清洁涂层呢。
这种涂层的思路有点不一样哦。
正常情况下，水在很多表面上是会形成水珠的，就像我们前面说的荷叶上那样。
但是这种超亲水涂层啊，它让水在表面上完全铺展开来，就像给表面盖了一层水做的被子一样。
当脏东西落在这个表面上的时候，水一铺开，就把脏东西给溶解在水里了。
然后呢，只要有一点点倾斜或者风一吹，带着脏东西的水就流走了，表面又变得干干净净的啦。
这就像是水变成了一个超级温柔的大刷子，把脏东西轻轻刷走了呢。
自清洁涂层可真是人类的一个伟大发明呀。
它就像一个默默守护干净的小天使，不管是在我们的窗户上，让我们不用总是费力地擦玻璃；还是在汽车的外壳上，让汽车总是漂漂亮亮的；又或者是在一些户外的建筑表面，让建筑长久保持整洁的外观。
它给我们的生活带来了太多的便利，也让我们的世界变得更加美好。
宝子们，下次再看到那些总是干干净净的东西，你就可以在心里默默感叹自清洁涂层的神奇啦！。
TiO2光催化材料的自清洁特性及其应用
技术应用与研究2018·0499Chenmical Intermediate当代化工研究TiO 2光催化材料的自清洁特性及其应用＊王凯1 刘巍英2（1.铜仁学院材料与化学工程学院 贵州 5543002.铜仁学院学生资助中心 贵州 554300）摘要：TiO 2光催化活性自上世纪70年代提出以来在能源和环境领域得到了广泛研究和应用，尤其在自清洁涂料领域。
利用TiO 2的光催化功能可以有效的降解涂层表面的各种有机物，而其光致超亲水性又可以清除表面的无机颗粒。
TiO 2制备的自清洁涂层具有自清洁能力强、透光性高，附着力强和耐用性好等优势，在光伏电站、汽车镀膜、幕墙等领域均有广泛的应用。
本文将对基于TiO 2自清洁涂料的性质、应用和存在的问题进行介绍。
关键词：纳米二氧化钛；光催化；自清洁；应用前景中图分类号：T 文献标识码：ASelf-cleaning Property and Application of TiO 2 Photocatalytic MaterialWang Kai 1, Liu Weiying 2(1.Materials and Chemical Engineering Institute of Tongren College, Guizhou, 5543002.Student Funding Center of Tongren College, Guizhou, 554300)Abstract ：TiO 2 photocatalytic activity has been widely studied and applied in the field of energy and environment since it was proposed in1970s, especially in the field of self-cleaning coatings. The photocatalytic function of TiO 2 can effectively degrade various organic compounds on the surface of the coating, and its photoinduced super hydrophilicity can also remove the inorganic particles on the surface. The self-cleaning coating prepared by TiO 2 has the advantages of strong self-cleaning ability, high light transmittance, strong adhesion and good durability, and has been widely used in the fields of photovoltaic power station, automobile coating, curtain wall and so on. This article will introduce the properties, application and existing problems of TiO 2 based self-cleaning coatings.Key words ：nanoscale titanium dioxide ；photocatalysis ；self-cleaning ；application prospect引言近年来，幕墙、光伏电站等污染问题得到了越来越多的关注，表面污染物的清洗在一定程度缓解了相关问题，但人工或机械清洗方式存在成本高和操作困难等问题。
纳米二氧化钛自清洁涂料的制备
纳米二氧化钛自清洁涂料的制备
纳米二氧化钛自清洁涂料的制备可以分为以下几个步骤：
1.合成纳米二氧化钛颗粒：可以采用溶胶-凝胶法、水热法、水相合
成法等不同的方法，得到适合制备自清洁涂料的纳米二氧化钛颗粒。
2.调制涂料：将所得的纳米二氧化钛颗粒加入到适宜的涂料中，并
加入一些功能辅料（如光稳定剂、抗氧化剂等），制成具有防污、
自清洁效果的涂料。
3.涂料应用：将调制好的涂料涂布至所需要防污、自清洁的物体表
面上，如建筑外墙、汽车表面等。
需要注意的是，在制备纳米二氧化钛颗粒和涂料时，应注意控制合
成条件和涂料成分，确保合成出的纳米二氧化钛颗粒具备高的晶格
质量和优异的光催化效果，并且涂料中的功能辅料应当与纳米二氧
化钛颗粒兼容，以确保涂层的稳定性和使用寿命。
TiO2基自清洁粉末涂料的制备与性能研究
TiO2基自清洁粉末涂料的制备与性能研究赵玥【摘要】The author of this paper has made self-cleaning powder coating materials containing TiO2 by the evaporation method and studied the influence of various conditions on the their self-cleaning effect.The results show that with the increase of TiO2 ,the drying time of coating grad-ually increases,the water contact angle also increases,that the photocatalytic capacity of coating is the greatest when the proportion of TiO2 is 15%,and that coating with TiO2 has good self-cleaning effect on dust,oil,and coffee,and the mechanical performance can meet the general re-quirements for coating application.%利用蒸发法制备了含有 TiO2的自清洁涂料，考察了相关条件对涂层材料自清洁效果的影响。
结果显示：随着 TiO2含量的增加，涂层干燥时间逐渐提高，涂层的水接触角增大；TiO2含量为15%时涂层的光催化性能最强；含 TiO2的涂层对灰尘、油污、咖啡都具有较好的自清洁效果，其机械性能满足涂料应用的一般性要求。
【期刊名称】《唐山学院学报》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P57-60)【关键词】二氧化钛;自清洁涂料;制备;性能【作者】赵玥【作者单位】唐山学院环境与化学工程系，河北唐山 063000; 唐山市微纳米材料制备及应用重点实验室，河北唐山 063000【正文语种】中文【中图分类】TQ635.55随着空气和粉尘污染的日益严重，城市中的建筑外墙、玻璃展示窗以及广告展示牌等正在遭受着越来越严重的侵蚀。
TiO_2基抗菌自清洁涂料的制备及性能研究
第４４卷第４期化工新型材料Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．４２０１６年４月ＮＥＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＴｉＯ２基抗菌自清洁涂料的制备及性能研究赵 玥（唐山学院环境与化学工程系，唐山市微纳米材料制备及应用重点实验室，唐山０６３０００）摘 要 利用ＲＡＦＴ聚合方法合成具有强正电性的两亲性嵌段共聚物（Ｐ（ＭＭＡ－ＭＥＴＥＡ）），参与制备抗菌性ＴｉＯ２基自清洁涂料。
结果表明，制备聚合物／ＴｉＯ２复合涂层性能符合国家标准，并具有良好防尘防污的自清洁效果；耐菌实验表明，该涂层具有较强的灭菌抑菌性能。
关键词 ＲＡＦＴ聚合，二氧化钛，自清洁，涂料Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ＴｉＯ２ｓｕｂｓｔｒａｔｅｄ ｓｅｌｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇ ｐｏｗｄｅｒ ｃｏａｔｉｎｇＺｈａｏ Ｙｕｅ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＭｉｃｒｏ－ｎａｎｏ－ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｃｉｔｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３０００）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇ ｐｏｗｄｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃａｔｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＴｉＯ２．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ／ＴｉＯ２ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈａｄ ｔｈｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｉｏｎ，ｉｔ ａｌｓｏ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐａｉｒ ｔｈｅｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｕｌｄ ｃｅｌｌ ｌｉｎｅ，ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｅｌｌｓ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ＴｉＯ２／ｍｅｄｉｕｍ ｏｎｌｙ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ ｃａｎ ｂｅ ｔｕｎｅｄ ｆｏｒ ｖａｒｉｏｕｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＲＡＦＴ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ＴｉＯ２，ｓｅｌｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇ，ｃｏａｔｉｎｇ基金项目：唐山市科技计划项目（１３１３０２１１４ｂ）；唐山学院精细化工重点实验室项目（１４００８０１０５）；唐山学院博士创新基金项目（ｔｓｘｙｂｃ２０１４０３）作者简介：赵玥（１９７８－），女，工学博士，讲师，主要从事功能高分子及涂料研究。
科技成果——光触媒二氧化钛涂料
科技成果——光触媒二氧化钛涂料技术开发单位中科院理化技术研究所项目简介该项目选定了四氯化钛为主要原料，用化学合成法制备低温可固化，并具有利用太阳光中微量紫外线的水基光触媒制剂。
由于其主要成分为二氧化钛和水，是无毒、无味、无污染的新型环境友好制剂。
本光催化剂可在多种材质如外墙，玻璃，瓷砖等表面使用，在保持原材料的色度、透明度等外观特性的基础上，使材料表面具有抗菌、防雾、防霉、自洁、光催化分解污染物等多重功效。
产品特点水性/中性；可常温（或加热≤110℃，短时间固化成膜（10-15min）；可采用喷涂、刷涂、浸渍涂布等涂布方式成膜，施工操作非常方便；生产工艺简单，生产过程环境友好；使用后不影响原基底的外观和性能；具有优良的耐候性。
产品性能纳米二氧化钛固含量：≤5%；外观：淡乳黄色均匀乳状液；成膜后特性：低温稳定性：3次循环不变质；表干≤10min；pH值：6.0-7.0；耐水性：96h无异常；耐碱性：48h无异常；耐温变性：5次循环无异常等；产品符合GB/T9755-2001标准中优等品的技术指标要求。
产品应用光催化剂广泛适用于多种材质，如外墙，玻璃，石材，瓷砖、金属等表面，在保持原材料的色度、透明度等外观特性的基础上，具有抗菌、防雾、防霉、自洁、光催化分解污染物等多重功效。
可解决仓库、古建筑、石碑、瓷砖、马赛克、大理石、花岗石等饰面以及各类面砖墙面、民用住宅及其他建筑的防污、防霉及保色。
还可用于室内装饰材料的后处理剂，使其用途可延伸到更宽广的领域，如：经过处理的纺织品（窗帘布），壁纸及各种饰品等除具有极好的杀菌性外，还具有良好的消除甲醛的功效。
另外，用该后处理剂做成过滤网可装到空调机或空气净化器中等等。
合作方式技术转让。
二氧化钛自清洁涂料
3.2 应用现状&问题
光催化活性与涂层透明性之间的平衡问题。
考虑建筑外观，自清洁涂层的透明性越高越好； 透明性越高，涂层的光催化自清洁性越差，二者相互矛盾； 纳米 TiO2分散问题，机械研磨会降低纳米 TiO2粒子的光催化活性。
ห้องสมุดไป่ตู้
涂层附着问题。
由于纳米 TiO2粒子具有光催化活性，通常选择具有耐光解的无机粘结剂，这样就与有机涂层 的结合力差。 另外，为了提高涂层的粘结性，粘结剂越多，纳米 TiO2粒子包埋越严重，涂层的光催化活性 越低。
通常采用 TiO2溶胶、SiO2溶胶，或者苯丙聚合物、聚乙烯醇聚合物、纯丙聚合物，作为 TiO2 纳米粒子粘结剂。
文献有报道，但真正在市场上销售的产品很少。
福建名谷科技有限公司有一款与建筑涂料相配套的自清洁涂饰剂产品，在真石漆、石材等粗糙 表面具有较好的附着力和自清洁特性。到目前为止，尚未有用于高光泽漆膜表面的自清洁涂饰 剂产品面市。
TiO2在光照下可转化成超双亲表面，使污染物与 TiO2表面紧密接触，提高光催化 分解效率，同时也有利于雨水对污染物的冲刷。
1.3 TiO2自清洁涂层
基于 TiO2材料的自清洁涂层有两类：
纯无机 TiO2涂层。
物理气相沉积法(PVD)、溶胶–凝胶法、 化学气相沉积法(CVD)和原子沉积技术(ALD)等。
1.1 背景
“自清洁涂料”
我国空气质量普遍较差且各地污染情况各不相同，雾霾、沙尘、酸雨等时常 侵蚀我们的环境，这就对外墙涂料的抗污性提出了更高的要求。 自清洁涂层能够使表面污染物或灰尘颗粒在重力、雨水、风力等外力作用下 自动脱落或通过光催化降解而除去，具有节水、节能、环保等优点，在建筑、 交通、新能源等行业具有重要的应用前景。
纳米二氧化钛在涂料领域的应用
纳米二氧化钛在涂料领域的应用说起涂料，咱们大家可能脑海里首先蹦出来的就是刷墙、喷漆那些事儿。
其实啊，涂料不仅仅是用来装饰的，咱们生活中的很多物品里都有涂料的身影。
无论是外面的建筑，还是车子、家具、甚至是电子产品，它们的表面都离不开涂料的保护和美化。
而最近，这种涂料界的“大明星”——纳米二氧化钛，突然走红了。
你可能会想，“这是什么东西？听起来高大上得有点离我远远的。
”其实啊，它就像是涂料界的小魔术师，能做很多大家都没想到的事。
咱们得搞清楚，纳米二氧化钛是个啥。
简单来说，它是钛白粉的一个升级版。
钛白粉大家应该都知道，涂料中的重要成分，它能让涂料的颜色更白、更亮。
可是，纳米二氧化钛可不仅仅是为了让涂料白。
它的“纳米”特性让它的效果更加神奇。
你想啊，纳米尺寸小到几乎看不见，表面积却超级大，简直是涂料里的“隐形巨人”。
你是不是已经开始好奇了？为什么它这么小却能有这么大的能耐呢？纳米二氧化钛的“本领”可多了，最让人惊艳的就是它的“自洁功能”。
想象一下，如果你的墙壁、汽车，甚至衣服上能像滑水一样轻松把污渍和灰尘甩掉，那得多爽啊！这不是梦，纳米二氧化钛就能做得出来。
它能通过一种叫“光催化”的神奇反应，把空气中的有害物质、灰尘甚至油污分解掉，就像空气中的“清洁小精灵”，让一切变得干净如新。
尤其是对于涂料来说，这可太实用了，外面风吹日晒雨淋，一般的涂料早就变脏了，而加了纳米二氧化钛的涂料，能自己清洁，保持长期的洁净效果。
纳米二氧化钛还能抵挡紫外线，简直是涂料里的“防晒霜”。
大家都知道，紫外线对建筑物、汽车，甚至咱们的皮肤伤害都很大。
普通涂料的颜料暴露在阳光下容易褪色、老化，但纳米二氧化钛能有效吸收紫外线，减少褪色的速度，让颜色保持得更久。
它还能提高涂料的耐候性，不容易受气候变化影响。
这意味着，涂了这种涂料的墙壁或者车漆，能够经得住风吹日晒，保持长久如新，就像涂了防晒霜一样，既能美化，又能保护，真是太省心了。
哦对了，纳米二氧化钛还有个超级厉害的功能，那就是抗菌能力。
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二氧化钛自清洁涂料摘要：纳米TiO2基自清洁涂层在建筑装饰、汽车交通、新能源等行业具有广阔的应用前景。
TiO2无机涂层透明美观、自清洁效果良好，但设备和处理手段较复杂，难以大规模使用；含TiO2纳米粒子的纳米复合涂层制备较简单，但是涂层寿命难达标，同时自清洁效果不理想。
依托文献，讨论这两类涂层的制备方法、应用现状以及存在的问题，并思考未来的发展方向。
关键字：TiO2；自清洁；纳米复合材料；1背景资料我国空气质量普遍较差且各地污染情况各不相同，雾霾、沙尘、酸雨等时常侵蚀我们的环境，这就对外墙涂料的抗污性提出了更高的要求。
自清洁涂层能够使表面污染物或灰尘颗粒在重力、雨水、风力等外力作用下自动脱落或通过光催化降解而除去，具有节水、节能、环保等优点，因此在建筑装饰、汽车交通、新能源等行业具有重要的应用前景。
图1 水立方（左）和自清洁原理示意（右）目前为止，基于不同的自清洁原理，已经发展了两类自清洁涂层。
第一种是“超疏水”(水接触角>150°)自清洁涂层。
基于“荷叶效应”，荷叶表面超微结构使水在叶面上的接触角大于150度，使水滴能够滚动带走灰尘。
图2 “荷叶效应”（左）和原理示意（右）这种类型的自清洁涂层，常见的为有机氟树脂、硅树脂等复合材料。
例如鸟巢和水立方表面的ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）自清洁薄膜。
第二种是基于无机光催化半导体材料的自清洁涂层。
在这一类自清洁涂层中，最为典型的是二氧化钛(TiO2)涂层材料。
纳米TiO2 的光催化特性最早由日本藤岛昭教授在20世纪70年代首次发现。
TiO2在紫外光辐照下产生电子-空穴对，再与吸附在TiO2材料表面的H2O和O2发生氧化还原反应生成氢氧自由基，氢氧自由基活性很高，可分解有机污染物，实现表面自清洁。
同时，TiO2涂膜长时间暴露在太阳光下，其对水的接触角可降至0o，显示出超亲水性。
因此，光催化涂层的分解有机污染物能力以及表面超亲水性两方面协同作用，可使附着在涂层表面的污染物能够很容易地被分解，随着雨水被冲洗掉，TiO2涂层具有很好的自清洁效果。
2 TiO2自清洁涂层目前TiO2自清洁涂层可以分为两类：一类为无机TiO2涂层，另一类为TiO2基纳米复合涂层。
这两类TiO2自清洁涂层已经分别在玻璃、建筑物外墙涂膜、石材等表面得到一定的应用。
虽然TiO2“光催化自清洁”作用发现已久，但由于技术发展水平不足，目前TiO2自清洁涂层的应用范围还非常有限。
2.1 无机TiO2涂层2.1.1无机TiO2涂层的制备无机TiO2自清洁涂层常见的制备方法有：物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)、溶胶-凝胶法和原子沉积技术(ALD)等。
PVD方法研究较早，技术成熟，可用于多种基材表面制备自清洁涂层。
2006年，P. Frach 等人采用脉冲磁控溅射法制备了厚度小于50 nm且具有良好光催化活性的TiO2涂层。
该TiO2涂层沉积温度低(<130o C)，适用于聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等多种基材。
CVD以及ALD也被广泛用于制备TiO2自清洁涂层。
CVD法通过表面加热的方式激发化学反应，从而沉积涂层。
这种方法不需要高温后处理就可以得到结晶性良好的涂层。
ALD 基本原理与CVD 相似，只是在整个反应中将前躯体分离，以实现原子尺度的沉积控制。
相比而言，溶胶-凝胶法比之前提到的方法技术要求低，制备较为方便。
将含钛醇盐(如四异丙氧基钛、四丁氧基钛等)或无机盐(如四氯化钛)在一定条件下水解-缩合成溶胶，然后采用浸涂、旋涂或喷涂，将TiO2溶胶涂覆于基材表面，再进一步干燥、焙烧，就可以获得无机TiO2涂层。
2010年，香港科技大学的Kaihong Qi等报道了一种室温下制备纳米TiO2涂层的方法。
将四异丙氧基钛在醋酸的催化下水解缩合，然后在室温下陈化得到纳米TiO2涂层。
下图3中，(1)图为红酒样斑，(2)图为咖啡样斑。
测试(a)为纯棉纤维，(b)为TiO2涂层修饰的纤维。
最终结果，我们可以看到所得涂层具有良好的光催化自清洁效果。
图3 纳米TiO2涂层自清洁效果测试2.1.2无机TiO2涂层的应用现状及问题目前来说，无机TiO2涂层应用最成功的是自清洁卫生陶瓷、自清洁玻璃等产品。
自清洁玻璃最早由英国Pilkington公司开发。
目前，我国的自清洁玻璃也发展迅速。
2008年，长春新世纪开发出两面镀有纳米涂膜的自清洁玻璃，并在国内首次实现工程应用。
北京的国家大剧院外表面即是采用TiO2自清洁涂层玻璃。
图4 英国Pilkington公司的自清洁玻璃但是，由于技术限制，无机TiO2涂层自清洁玻璃仍然存在较多问题：一、由于静电作用，自清洁玻璃表面的灰尘只能部分除去，只有通过雨水的冲刷才能完全除去。
若玻璃表面无法接受雨水冲淋，或者型材阻挡导致积雨，均可能影响自清洁玻璃的使用效果。
二、在玻璃或陶瓷表面应用时，由于不能加热处理，涂层附着力差、光催化活性低，往往难以直接在玻璃幕墙、室内陶瓷墙面等应用。
三、PVD 和CVD 法涉及特殊的设备和真空环境，TiO2涂层的制备面积受到较大限制，制备成本高；溶胶-凝胶法成本低，适合于大面积制备，但一般需要高温处理。
2.1.3无机TiO2涂层的发展方向考虑前面遇到的问题，结合发展趋势，无机TiO2涂层可以在以下几个方面进行改进，以适应多方面的使用需求。
一、对可见光响应的TiO2自清洁涂层的制备。
TiO2的禁带宽度为3.2 eV，只能对紫外光响应，太阳光的利用率低。
通过掺杂可实现TiO2自清洁涂层的可见光响应性。
掺杂元素主要有两类：一类是用N、S、C 等非金属原子，另一类是用Fe3+、Co2+、Ni2+、Mo5+、Nb5+、W6+等过渡金属离子。
二、多孔TiO2涂层的制备。
在紫外光作用下，TiO2涂层与水的接触角为0度，显示出超亲水特性。
在涂层中引入大孔或介孔，既能提高其亲水性，增加比表面积，又能延长涂层的超亲水特性在无光环境下的保持时间。
多孔TiO2涂层通常通过模板存在下的溶胶-凝胶法制备。
三、将TiO2涂层与其他氧化物材料结合，发展多功能特性。
如在TiO2涂层中引入SiO2、SnO2、WO3均可提高涂层的亲水性，SnO2还可以提高TiO2涂层的光催化活性。
2.2 TiO2基纳米复合涂层2.2.1 TiO2基纳米复合涂层的制备TiO2基纳米复合涂层通过将预先制得的TiO2纳米粒子与粘结剂(有机、无机或有机–无机杂化粘结剂)复配，在基材表面涂覆，室温或高温干燥后获得。
与无机TiO2涂层结构不同，TiO2基纳米复合涂层中的TiO2组分以添加剂的形式加入，弥散分布在涂层中。
通常采用TiO2溶胶、SiO2溶胶，或者苯丙聚合物、聚乙烯醇聚合物、纯丙聚合物等，作为TiO2纳米粒子的粘结剂。
第一种，基于无机粘结剂的TiO2基纳米复合涂层。
通常采用TiO2溶胶和SiO2溶胶作为TiO2纳米粒子的无机粘结剂。
2009年，E. V. Skorb等人将纳米TiO2粒子与SiO x/ZrO x混合溶胶复合，在130o C下干燥，制备了兼具防腐和光催化活性的纳米复合涂层。
图5 纳米TiO2粒子与SiO x/ZrO x混合溶胶的N2吸附测试实验结果表明，合成的混合溶胶的粒子尺寸在100~250 nm之间，BET吸附面积为529 m2/g，图6 纳米TiO2粒子与SiO x/ZrO x混合溶胶的AFM图谱，（a）为无TiO2的SiO x/ZrO x，（b）Hombikat TiO2粒子混合溶胶，（c）介孔TiO2粒子混合溶胶根据AFM图谱，我们可以看到混合溶胶中二氧化钛粒子均匀分布在表面，几十纳米左右为小团聚，涂层表面整体粗糙。
第二种，基于有机粘结剂的TiO2基纳米复合涂层。
文献报道，Allen 等人将锐钛型纳米TiO2粒子加入至以苯丙聚合物、聚乙烯醇聚合物、纯丙聚合物等为成膜聚合物的色漆中，利用纳米TiO2粒子对聚合物的光催化分解，使涂层表面微粉化，这种微粉化涂层和附着在表面的污染物在雨水冲刷下一起除去，具有明显的自清洁效果。
2.2.2 TiO2基纳米复合涂层的应用现状及问题文献有报道，但是TiO2基纳米复合涂层真正在市场上销售的产品很少。
这是因为其存在天生的一些缺陷和问题。
一、光催化活性与涂层透明性之间的平衡问题。
考虑到建筑外观，自清洁涂层的透明性越高越好；但是透明性越高，涂层的光催化自清洁性越差，二者相互矛盾。
二、涂层附着问题。
由于纳米TiO2粒子具有光催化活性，通常选择具有耐光解的无机粘结剂，这样就与有机涂层的结合力差。
另外，为了提高涂层的粘结性，粘结剂越多，纳米TiO2粒子包埋越严重，涂层的光催化活性越低。
而且，还要考虑纳米TiO2粒子分散问题，机械研磨会降低纳米TiO2粒子的光催化活性。
三、服役寿命问题。
由于纳米TiO2粒子的光催化作用，粘结剂中的有机成分逐渐被分解，或者自清洁涂层下面的有机涂层被催化分解，导致黄变、粉化、开裂、透明性下降等老化现象。
3小结TiO2基自清洁涂层的研究虽已开展多年，也有大量论文和专利文献报道，但实际成熟产品不多，相关报道的技术可行性、经济性和实际使用效果无从证实，自清洁涂层的实际应用领域还远远不够。
TiO2基自清洁涂层的光催化活性、透明性、附着力等性能指标之间存在一定的矛盾，需要进一步合理优化。
我国环境污染严重，空气中油性污染物含量高，TiO2基自清洁涂层实际除污效果明显。
只要制备与应用技术过关，必将展现出极好的市场前景。
纳米TiO2是最具典型特征的纳米材料，其在自清洁涂层领域的推广应用，将有利于促进纳米材料产业的发展。
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