二氧化钛光催化原理讲解学习
二氧化钛氧化锌光催化
二氧化钛氧化锌光催化一、引言二氧化钛和氧化锌是两种常见的半导体光催化剂，在环境净化、水处理、能源转换等领域得到广泛应用。
本文将从二氧化钛和氧化锌的基本性质、光催化机理及其应用等方面进行详细介绍。
二、二氧化钛的基本性质1. 结构特点二氧化钛是一种晶体，晶体结构为四方晶系。
每个Ti原子周围都有六个O原子，每个O原子周围都有三个Ti原子，形成了一个三维网状结构。
2. 光学特性二氧化钛具有较宽的带隙（3.2 eV），能够吸收紫外线和可见光。
在紫外线照射下，电子从价带跃迁到导带形成电子空穴对，这些电子空穴对可以参与光催化反应。
3. 表面特性二氧化钛具有高比表面积和丰富的表面缺陷，这些缺陷可以提高其光催化活性。
此外，表面修饰也可以调节其表面性质来改善其催化活性。
三、氧化锌的基本性质1. 结构特点氧化锌也是一种晶体，晶体结构为六方晶系。
每个Zn原子周围都有四个O原子，每个O原子周围都有两个Zn原子，形成了一个三维网状结构。
2. 光学特性氧化锌的带隙较二氧化钛窄（3.37 eV），只能吸收紫外线。
在紫外线照射下，电子从价带跃迁到导带形成电子空穴对，这些电子空穴对可以参与光催化反应。
3. 表面特性氧化锌具有高比表面积和丰富的表面缺陷，这些缺陷可以提高其光催化活性。
此外，表面修饰也可以调节其表面性质来改善其催化活性。
四、二氧化钛和氧化锌的光催化机理1. 光生电荷对的生成在紫外线照射下，二氧化钛和氧化锌中的电子从价带跃迁到导带形成电子空穴对。
这些电子空穴对是光催化反应的起始物质。
2. 电子空穴对的利用在光催化反应中，电子空穴对可以参与两种类型的反应：①还原型反应，即电子与氧化剂发生反应生成还原产物；②氧化型反应，即电子空穴对分别与还原剂和氧分子发生反应生成氧化产物。
3. 光催化活性的影响因素光催化活性受多种因素影响，包括光照强度、光照时间、pH值、温度、半导体表面性质等。
其中，半导体表面性质是最为关键的因素之一。
五、二氧化钛和氧化锌的应用1. 环境净化二氧化钛和氧化锌可以通过吸附和光催化降解有害物质来净化环境。
二氧化钛光催化分解甲醛原理
二氧化钛光催化分解甲醛原理二氧化钛（TiO2）是一种广泛应用于环境污染治理的催化剂。
其在可见光照射下具有光催化活性，能够利用光能将有害物质分解为无害的物质。
在二氧化钛光催化分解甲醛过程中，有以下几个关键步骤：1.光吸收和电子激发：当光照射到二氧化钛表面时，二氧化钛吸收光子能量，电子会从价带跃迁到导带。
这个过程产生了带有活性的电子和空穴。
2.分布和迁移：产生的电子和空穴在二氧化钛表面进行分布和迁移。
其中，活性的电子可以参与进一步的反应，如与氧气或水反应。
3.氧化反应：甲醛分子（HCHO）在二氧化钛表面与活化的氧反应，产生CO2和H2O。
这个过程是通过电子和氧分子接触产生的。
HCHO+O2->CO2+H2O4.空穴反应：产生的空穴能够氧化有机物或其他污染物，从而将其分解为无害的物质。
例如，空穴可以与水反应产生羟基自由基，这些自由基可以进一步氧化有机物。
H++H2O->OH•+H+5.光复合：光复合是光催化过程中的一个竞争性反应。
它指的是活化的电子和空穴之间的再结合，从而消耗光能。
为了提高光催化效率，需要采取相应的措施来抑制光复合反应。
二氧化钛光催化分解甲醛的效率受到多种因素的影响，包括光照强度、二氧化钛的晶体结构、表面形貌、掺杂物等。
其中，光照强度越高，分解甲醛的效率越高。
此外，通过调控二氧化钛的晶体结构和表面形貌，可以提高其光催化活性。
同时，引入其他物质或元素的掺杂也能够改变二氧化钛的能带结构，增强光催化反应的效果。
总而言之，二氧化钛光催化分解甲醛技术是一种有效的方法来降解室内有害物质甲醛。
该技术利用可见光照射下的二氧化钛催化剂，通过光吸收、电子激发、氧化反应和空穴反应等一系列步骤，将甲醛分解为无害的物质。
然而，该技术仍面临着一些挑战，如光催化效率的提高、二氧化钛的稳定性等方面仍需要进一步的研究和改进。
纳米二氧化钛光催化原理
纳米二氧化钛光催化原理
纳米二氧化钛光催化是一种通过利用纳米二氧化钛作为催化剂，利用光照下光生电荷的特性来促进光化学反应的过程。
纳米二氧化钛催化的原理主要涉及到两个关键步骤：光吸收和电子传输。
首先是光吸收过程。
纳米二氧化钛具有广阔的能带结构，光能可以在其表面被吸收。
当光能与纳米二氧化钛相互作用时，电子将被激发至较高的能级，并产生电荷分离。
其次是电子传输过程。
激发后的电荷（电子空穴对）会被分离并迁移到纳米二氧化钛的表面。
电子通常会迁移到导电带上，而空穴则会迁移到价带上。
这种电子与空穴分离产生的电荷极化会使纳米二氧化钛具有催化活性。
纳米二氧化钛表面的催化活性可用于促进光化学反应。
光照下，纳米二氧化钛表面的电荷分离状态会引发一系列反应，例如光解水、光催化氧化有机物等。
电子和空穴分别参与氧化还原反应，从而促进了催化反应的进行。
总的来说，纳米二氧化钛光催化利用了纳米二氧化钛催化剂的特殊性质，通过光生电荷的产生和传输，促进了光化学反应的发生。
这种技术在环境净化、能源转换和有机合成等领域有着广泛的应用前景。
二氧化钛光催化杀菌性能研究及机理探索
二氧化钛光催化杀菌性能研究及机理探索二氧化钛（TiO2）是一种具有广泛应用潜力的光催化材料，其在光催化杀菌方面的性能引起了广泛关注。
本文旨在介绍二氧化钛光催化杀菌性能的研究进展，并探索其杀菌机理。
二氧化钛光催化技术主要通过紫外光激发下的光生电荷转移过程来实现杀菌作用。
首先，紫外光激发二氧化钛表面的电子从价带跃迁到导带，形成电子-空穴对。
随后，电子从导带传输到二氧化钛表面，与溶液中的氧分子发生反应，产生具有强氧化性的·OH自由基等，从而破坏菌体的结构和生物功能，从而杀灭细菌。
许多研究表明，二氧化钛光催化杀菌性能受多个因素影响。
首先，二氧化钛的晶格结构和晶面展示了不同的光催化活性。
研究表明，以（001）晶面为主的二氧化钛呈现出更高的催化活性，这是因为该晶面具有更大的表面能和更多的活性位点。
其次，二氧化钛的晶体尺寸和形状也对光催化杀菌性能产生影响。
纳米尺寸的二氧化钛颗粒具有更大的比表面积和更好的光吸收能力，增强了光催化反应速率。
此外，改变二氧化钛的形状，如纳米线、纳米球等，也可以调控其表面反应活性，从而影响其光催化杀菌性能。
在研究二氧化钛光催化杀菌性能的过程中，研究者还发现了一些影响杀菌性能的外部因素。
其中，光照强度、溶液pH值和温度是最为常见的因素。
当光照强度增加时，光解反应速率也增加，从而提高了杀菌效果。
然而，过高的光照强度可能导致二氧化钛表面的自我复合反应，从而降低其光催化杀菌活性。
此外，溶液pH值的改变也会影响到光催化杀菌效果。
一般来说，较高的pH值有利于产生更多的·OH自由基，从而增强杀菌活性。
最后，温度的升高可以促进反应速率，但温度过高可能会破坏细菌细胞膜，从而降低光催化杀菌效果。
此外，二氧化钛的光催化杀菌机理也是研究的焦点之一。
除了通过直接的氧化反应杀菌外，也有研究发现二氧化钛光催化杀菌可以通过产生一系列的活性氧化物来实现杀菌作用。
例如，一些研究表明，二氧化钛光催化杀菌主要通过产生一氧化氮（·NO）来实现，而一氧化氮具有强氧化和杀菌作用。
二氧化钛的光催化原理
二氧化钛的光催化原理说到光催化，这就得提提阳光的作用了。
阳光照射到二氧化钛上，它就开始兴奋起来。
就像是我们喝了咖啡一样，瞬间精神焕发。
这时候，二氧化钛会产生一些叫做电子和空穴的东西。
这些电子就像是小火花，特别活跃，它们会跟周围的水分子和氧气玩起化学反应，结果就是生成了一些很厉害的东西，比如羟基自由基。
这些自由基可不是开玩笑的，它们是个干净利器，能把那些 pesky 的污染物、细菌统统干掉，简直就像是环境的清洁工！你知道吗，二氧化钛的光催化反应可是有点“抠门”的，只有在紫外线光照射下才能发挥最大效用。
别担心，虽然我们平时不常见紫外线光，但这不影响它在实验室里的大显身手。
在实验室里，科学家们可以利用特定的光源，让二氧化钛发光，瞬间就能看到那些顽固的污垢被一一消灭，像是施了魔法一样，真是让人惊叹！而且二氧化钛的稳定性也很高，不容易被环境影响，这样一来，它就能在水处理、空气净化等领域大展拳脚，替我们解决不少麻烦。
想象一下，如果我们把二氧化钛应用到屋顶上，太阳一出来，屋顶就能自动净化空气。
再比如，在工业上用它处理废水，那些脏兮兮的水经过二氧化钛的光催化一处理，立马就能变得清澈见底，简直像是经历了一场华丽的变身。
这样的场景真是让人期待，生活中处处都能看到二氧化钛的身影。
说到这里，你可能会觉得，哇，二氧化钛真是太神奇了，难道它就没有缺点吗？。
任何事情都有两面性，二氧化钛虽然很牛，但它的光催化效率还是受限于光的强度和波长。
像某些室内环境，光照条件就不那么理想，这时候就没办法充分发挥它的作用了。
长时间使用后，二氧化钛表面可能会吸附一些杂质，导致催化效果下降，得定期清理。
不过，别灰心，科学家们一直在努力，想办法提高它的催化效率和适应性。
未来的研究方向还包括怎么把二氧化钛和其他材料结合，提升它在各种环境下的表现，简直是让人期待得不要不要的！除了环境治理，二氧化钛在光电领域也是个不容小觑的角色。
它可以用于太阳能电池，帮助我们更有效地利用阳光，减轻对化石能源的依赖。
TiO2光催化原理及应用
TiO2光催化原理及应用一.前言在世界人口持续增加以及广泛工业化的过程中，饮用水源的污染问题日趋严重。
根据世界卫生组织的估计，地球上22% 的居民日常生活中的饮用水不符合世界卫生组织建议的饮用水标准。
长期摄入不干净饮用水将会对人的身体健康造成严重危害, 世界范围内每年大概有200 万人由于水传播疾病死亡。
水中的污染物呈现出多样化的趋势，常见的污染物包括有毒重金属、自然毒素、药物、有机污染物等。
常规的饮用水净化技术有氯气、臭氧和紫外线消毒以及过滤、吸附、静置等，但是这些方法对新生的污物往往不是非常有效，并且可能导致二次污染。
包括我国在内世界范围内广泛应用的氯气消毒法，可能在水中生成对人类健康有害的高氯酸盐。
臭氧消毒是比较安全的消毒方法，但是所需设备昂贵；而紫外线消毒法需要能源支持，并且日常的维护都需要专业的技术人员；吸附法一般需要消耗大量的吸附剂，使用过的吸附剂一般需要额外的处理。
这些缺点限制了它们的应用范围，迫切需要发展一种高效、绿色、简单的净化水技术。
自然界中，植物、藻类和某些细菌能在太阳光的照射下，利用光合色素将二氧化碳（或硫化氧）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）。
这种光合作用是一系列复杂代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。
光化学反应的过程与植物的光合作用很相似。
光化学反应一般可以分为直接光解和间接光解两类。
直接光解为物质吸收能量达到激发态，吸收的能量使反应物的电子在轨道间的转移，当强度够大时，可造成化学键的断裂，产生其它物质。
直接光解是光化学反应中最简单的形式，但这类反应产率一般较低。
间接光解则为反应系统中某一物质吸收光能后，再诱使另一种物质发生化学反应。
半导体在光的照射下，能将光能转化为化学能，促使化合物的合成或使化合物(有机物、无机物)分解的过程称之为半导体光催化。
半导体光催化是光化学反应的一个前沿研究领域，它能使许多通常情况下难以实现或不可能进行的反应在比较温和的条件下顺利进行。
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。
二氧化钛光催化氧化处理炼油废水概述
二氧化钛光催化氧化处理炼油废水概述由于二氧化鈦光催化氧化技术具有能耗低，易操作，无二次污染，应用范围广等优势，其在污水处理领域受到了广泛关注，文章简要介绍了二氧化钛光催化氧化的基本原理，概括论述了二氧化钛光催化剂提高活性的方法以及二氧化钛光催化氧化处理炼油废水的研究进展。
标签：二氧化钛；光催化氧化；炼油废水光催化技术是从20世纪70年代发展起来的，并被广泛应用于污水处理。
光催化氧化半导体催化剂中的二氧化钛活性高，对人体无害，化学性质稳定，成本低廉，无二次污染，得到了广泛的应用[1-2]。
1 二氧化钛光催化基本原理二氧化钛光催化氧化基本原理如图1所示。
反应过程如下[3]：2 二氧化钛光催化剂提高活性方法研究韩婷等[4]对生物质氮磷自掺杂二氧化钛的制备和表征进行了研究，通过系列实验得到了氮磷掺杂二氧化钛，通过催化剂表征，表明其为单相锐钛矿结构的二氧化钛，光催化降解实验表明其催化和降解污染物的速率是未掺杂二氧化钛的1.4倍。
提高了二氧化钛光催化剂的催化活性。
郭思瑶[5]采用高压水热合成和溶胶凝胶两种方法对二氧化钛进行磷掺杂的实验研究，实验结果表明磷掺杂能够大幅度提高二氧化钛的光催化活性，水热合成法为最佳方法。
并且郭思瑶采用水热法分别合成了氮掺杂，氮硫共掺杂和氮磷共掺杂二氧化钛光催化剂，实验结果表明氮磷共掺杂的二氧化钛的光催化性能最高。
赵天行[6]分别对二氧化钛的铁和氮掺杂进行了研究，通过催化剂表征及系列实验研究，实验结果表明掺杂后的二氧化钛活性得到了很大幅度的提高。
梁春华[7]对铒掺杂的二氧化钛进行了研究，研究了不同铒掺杂量，不同二氧化钛量，不同pH等条件对催化剂活性的影响，实验结果表明，通过掺杂铒明显提高了二氧化钛光催化剂的活性，二氧化钛用量为0.6g/L时对甲胺农药处理效果较好，最佳铒掺杂量为1.2%。
3 二氧化钛光催化氧化处理炼油废水国内研究现状牛显春等[8-9]采用溶胶-凝胶法制备了纳米Fe3+/TiO2光催化剂以及采用溶胶凝胶法制备在玻璃上负载纳米La3+-TiO2薄膜，并利用其对炼油废水的处理进行了研究，实验结果表明，纳米Fe3+/TiO2光催化剂比纯二氧化钛光催化剂具有更好的处理效果，其对炼油废水中酚的去除率达到了75%；实验所得La3+-TiO2薄膜含有Ti-O-Ti结构，平均粒徑为11.2nm，对炼油废水的COD去除率为77%。
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TiO2光催化氧化机理TiO2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（e-）;而价带中则相应地形成光生空穴(h+)，如图1-1所示。
如果把分散在溶液中的每一颗TiO2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TiO2表面不同的位置。
TiO2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h+则可氧化吸附于TiO2表面的有机物或先把吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成·OH自由基，·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、CO2和H2O等无害物质。
反应过程如下：反应过程如下：TiO2+ hv → h+ +e- (3) h+ +e-→热能（4）h+ + OH- →·OH (5) h+ + H2O →·OH + H+(6)e- +O2→ O2- （7）O2 + H+ → HO2·(8)2 H2O·→ O2 + H2O2(9) H2O2+ O2 →·OH + H+ + O2(10)·OH + dye →···→ CO2 + H2O (11)H+ + dye→···→ CO2 + H2O (12)由机理反应可知,TiO2光催化降解有机物，实质上是一种自由基反应。
Ti02光催化氧化的影响因素1、试剂的制备方法常用Ti02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Ti02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。
Ti02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。
2、晶体结构的影响Ti02主要有两种晶型—锐钛矿型和金红石型，锐钦矿型和金红石型均属四方晶系，图1-2为两种晶型的单元结构[10]，两种晶型都是由相互连接的TiO6八面体组成的，每个Ti原子都位于八面体的中心，且被6个O原子围绕。
两者的差别主要是八面体的畸变程度和相互连接方式不同。
金红石型的八面体不规则，微现斜方晶，其中每个八面体与周围10个八面体相连(其中两个共边，八个共顶角);而锐钛矿型的八面体呈明显的斜方晶畸变，其对称性低于前者，每个八面体与周围8个八面体相连(四个共边，四个共顶角)。
这种晶型结构确定了它们的键距:锐钛矿型的Ti-Ti键距(3.79，3.04)，Ti-O键(l.934，1.980);金红石型的Ti-Ti键距(3.57，.396)，Ti-O键距(l.949，1.980)。
比较Ti-Ti键距，锐钛矿型比金红石型大，而Ti-O键距，锐钛矿型比金红石型小。
这些结构上的差异使得两种晶型有不同的质量密度及电子能带结构。
锐钛矿型Ti02的质量密度(3.894g·cm-3)略小于金红石型Ti02 (4.250g·cm-3)，锐钛矿型Ti02的禁带宽度Eg为3.3ev，大于金红石型Ti02的 (Eg为3.lVe)。
锐钛矿型的Ti02较负的导带对O2的吸附能力较强，比表面较大，光生电子和空穴容易分离，这些因素使得锐钛矿型Ti02光催化活性高于金红石型Ti02光催化活性[11，12]。
根据热力学第三定律，除了在绝对零度，所有的物理系统都存在不同程度不规则分布，实际的晶体都是近似的空间点阵式结构，总有一种或几种结构上缺陷。
当有微量杂质元素掺入晶体中时，也可能形成杂质置换缺陷。
这些缺陷存在对催化活性起着重要作用。
Salvador等研究了金红石型Ti02 (001)单晶上水的光解过程，发现氧空位形成的Ti3+-Vo-Ti3+缺陷是反应中将H2O氧化为H2O2过程的活性中心，其原因是Ti3+-Ti3十键间距(2.59)比无缺陷的金红石型中Ti4+-Ti4+键间距(4.59)小得多，因而使吸附的活性羟基反应活性增加，反应速率常数比无缺陷的金红石型上的大5倍。
但是有的缺陷也可能成为电子-空穴的复合中心而低反应活性。
4、颗粒粒径的影响催化剂粒径的大小直接影响光催化活性。
当粒子的粒径越小时，单位质量的粒子数越多，比表面积越大。
对于一般的光催化反应，在反应物充足的条件下，当催化剂表面的活性中心密度一定时，表面积越大吸附的OH-越多，生成更多的高活性的·OH，从而提高了催化氧化效率。
当粒子的大小在1-100nm级时，就会出现量子效应，成为量子化粒子，使得h+-e-对具有更强的氧化还原能力，催化活性将随尺寸量子化程度的提高而增加。
另外，尺寸的量子化可以使半导体获得更大的电荷迁移速率，使h+与e-复合的几率大大减小，因而提高催化活性。
5、光催化剂用量的影响Ti02在光催化降解反应中，反应前后几乎没有消耗。
Ti02的用量对整个降解反应的速率是有影响的，在Ti02光催化降解有机磷农药研究结果中表明，有机磷农药降解率开始随Ti02用量的增加而提高，当量增加到一定时降解速率不再提高[13]，反而有所下降。
开始速率提高是因为催化剂的增加，产生的·H0增加。
当催化剂增加到一定的程度时，会对光吸收有影响。
6、光源与光强的影响光电压谱分析表明，由于Ti02表面杂质和晶格缺陷影响，它在一个较大的波长范围里均有光催化活性。
因此，光源选择比较灵活，如黑光灯，高压汞灯，中压汞灯，低压汞灯，紫外灯，杀菌灯等，波长一般在250-4O0nm范围内。
应用太阳光作为光源的研究也取得一定的进展，实验发现有相当多的有机物可以通过太阳光实现降解。
有资料报道，在低光强下降解速率与光强成线性关系，中等强度的光照下，速率与光强的平方根有线性关系。
Yinzhang等[14]们认为:上述关系可能与自由基的产生有关，随着辐照增强，一方面电子与空穴数量增加，电子与空穴复合数量也增加，另外产生的自由基会发生反应生成H2O2，而H2O2与有机物反应速率比自由基要慢得多。
7、有机物的种类、浓度的影响H. Hidaka等(1998)研究表明阳离子，阴离子及非离子型表面活性剂如DBS、SDS、BSD等易于光催化降解，分子中芳烃比链烃结构易于端裂而实现无机化。
近年来，科学家们对分散大红(RR)【15】、甲基橙〔16〕、阳离子蓝X2GR2RL〔17〕等染料废水的光催化降解研究发现低浓度时，光催化氧化的反应速度可用Langmuir-Hinshelwood动力学方程来描述，即当KC＜＜l时，则:Y= k·K·C =K′C式中k—Langmuir速率常数;K—污染物在表面吸附常数;K′—速率常数。
Langmuir一Hinshelwood动力学方程表明低浓度时，反应速率与溶质浓度成正比;当反应物浓度增加到一定的程度时，随浓度的增加反应速率有所增大，但不成正比;浓度到了一定的界限后，将不再影响反应速率[18]，即反应速率与改溶质浓度无关。
8、反应温度和溶液pH值温度对光催化氧化反应影响不是特别大，在光催化降解废水研究中我们可以不考虑温度的影响。
光催化氧化反应和体系的pH值有一定的关系，一般而言随着体系的pH值的增大，反应速率提高。
但这也与被降解的有机物的结构有关，崔斌等人[19]列在Ti02薄膜光催化降解4一(2，2?偶氮)间苯二酚的研究中发现，pH值从2.5到6.8，其降解率依次增大，在HP值为6.8到达最大，pH值为6.8以后pH值增大其光降解率略有下降。
同时pH值增大，反应效率增大的程度与光强也有关，有关报道指出【20】，光强较大时，随pH值增加，反应速率增大不是很明显:而光强较小时，反应速率随pH值的增加而大大增加。
光催化剂存在的载流子复合率高，导致光量子效率低。
并且光催化剂反复使用时，催化活性有所降低，这是阻碍Ti02光催化剂在废水处理中应用的主要原因。
2、反应机制缺乏验证在悬浮水溶液中研究Ti02 光催化无法准确控制各类被吸附物质如H2O,O2 等在Ti02 表面的性质及吸附程度，因此不能准确了解Ti02表面的活性中心以及H2O,OH-,O2 等物质各自的作用，反应机制缺乏验证。
3、反应中间产物缺乏检测绝大部分反应中间产物仍停留在理论推测上，尤其是多组分同时存在的复杂体系。
4、太阳能利用率低TiO2 光催化剂带隙能较宽，只能吸收波长小于或等于387.5nm的光子，也就是说只能被波长较短的紫外线激发。
而照射到地面的太阳光中只有4%一%6的紫外光线，因此利用太阳光的比例低。
另外，随着昼夜、季节、天气的变化，太阳的辐射强度不同，对光催化处理系统在实际废水处理中的运转带来困难。
5、对部分废水的处理效率不高TiO2光催化剂对含有重金属离子的废水，有颜色的废水的处理效率不高。
对含重金属离子的废水， M+ (金属离子)+ne-→M o，被还原的而生成的金属会附着在光催化剂的表面而阻止反应的进行。
对有色废水，由于透光性差，并且可能产生有毒的中间产物。
鉴于以上问题，在基础研究方面，如TiO2光催化剂的反应机理和反应动力学，纳米TiO2的结构与物理、化学性能之间的关系尚需进一步研究，以便确定反应物在催化剂表面的反应历程，揭示出光催化剂晶态结构、表面结构、能带结构等结构因素与其光催化性能的内在联系，优化催化剂的制备和反应工艺，提高光催化效率，最终寻找出可充分利用太阳能，改善人类生活环境的高效可见光化TiO2光催化剂。
在应用研究方面，设计低耗高效光催化反应器，已成为TiO2催化剂从实验室小型研究阶段向大规模工业化过渡及完全投入实际应用的关键。
掺杂改性TiO2提高光催化效率的机理半导体光催化机理是:它们在一定波长的光激发后,价带上的电子( e-)被激发,越过禁带进入导带,同时在价带上产生相应的空穴( h+) 。
这些光生电子和空穴带有一定能量可以自由迁移,当它们迁移到催化剂表面时就可以和吸附在催化剂表面的化学物质发生化学反应,并产生大量的高活性自由基( ·OH) ,这些自由基就能将有机化合物氧化分解。
光催化原理图如图1和图2。
但是光生电子和空穴都不稳定,极易复合。
当没有俘获剂存在的时候,光生电子和空穴便简单地复合并释放热能(见图4) 。
因此抑制光生载流子的复合,提高界面电子转移速率常数是改善光催化性能的有效方法。
利用离子掺杂来提高TiO2的光催化性能,其原因主要有以下几点：一、引入中间能级，降低TiO2的带隙一方面由于掺杂的金属元素的d轨道和TiO2晶格中Ti离子的d轨道的导带重叠,使TiO2导带宽化下移,使禁带的带隙变窄(如图3b) ,而使修饰的TiO2光催化剂能吸收可见光,吸收光谱红移,从而使催化剂在可见光下能起作用。