二氧化钛的光催化性能及其应用
纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究
纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。
环境问题已严重影响现代文明的发展，有机污染物具有持久性的特点而长期威胁人类健康，开发和设计仅利用太阳能即可完成对有机污染物降解的新材料将会是解决环境问题的有效方法之一。
纳米TiO2作为一种光催化材料，具有优异的物理和化学性质，因而被广泛应用和重点研究。
本文就纳米TiO2材料的制备及其光催化性能展开探讨。
标签：纳米TiO2;光催化;制备方法;光催化效能引言半导体光催化技术是解决环境污染与能源短缺等问题的有效途径之一。
以二氧化钛为代表的光催化剂在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、光伏器件以及光催化领域表现出明显的使用优势.但是TiO2本身的弱可见光吸收、低电导率、高载流子复合速率限制了其在工业生产中的进一步使用。
科技工作者一般通过掺杂、半导体复合、燃料敏化、表界面性质改性等方法提高TiO2的光电化学性能，使其能在生产实践中广泛应用。
1、TiO2材料简介TiO2在自然界中的主要存在形态为金红石、锐钛矿和板钛矿三种晶型，其中金红石是TiO2的高温相，锐钛矿和板钛矿两种形态是TiO2的低温相。
在三种晶型中光催化活性最好的为锐钛矿型TiO2。
锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV 与之对应的激发波长为387nm。
所以，TiO2作为光催化剂在紫外光条件下具有催化活性，在可见光下一般没有活性。
只有对它的结构进行改性，使它的禁带宽度得以缩小，才可以实现材料在可见光条件下的催化降解反应。
改性的方式目前主要有以下几种方法：通过改变晶体内部结构来改变催化剂禁带宽度的离子掺杂方法，通过形成异质结改变能带结构的半导体复合法，提高催化剂对光的吸收能力的表面光敏化法，增大催化剂比表面积使晶粒细化的负载载体法等。
光催化材料中电子e一和空穴h十的浓度会影响有机物的降解速度。
粒径的减小能够使表面原子增加，使光催化剂吸收光的效率显著提高，使其表面e一和h十的浓度增大，从而提高光催化剂的催化活性。
《基于二氧化钛的催化剂光催化甲醇直接脱氢性能及反应机理研究》范文
《基于二氧化钛的催化剂光催化甲醇直接脱氢性能及反应机理研究》篇一一、引言随着能源危机和环境问题的日益突出，开发高效、清洁、可持续的能源转化技术已成为当前研究的热点。
甲醇作为一种潜在的生物质能源，其直接脱氢制备甲醛或氢气等高附加值化学品，具有重要的应用价值。
其中，基于二氧化钛（TiO2）的催化剂光催化甲醇直接脱氢技术因其环境友好、操作简便等优点备受关注。
本文旨在研究基于二氧化钛的催化剂光催化甲醇直接脱氢的性能及反应机理，为该领域的研究提供理论依据。
二、研究方法本研究采用二氧化钛为催化剂，对甲醇进行光催化直接脱氢。
通过改变二氧化钛的晶体结构、晶粒尺寸及表面性质等因素，考察其对甲醇脱氢性能的影响。
采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对催化剂的微观结构进行表征。
通过光谱分析、质谱分析等手段，对反应过程进行监测和分析。
三、基于二氧化钛的催化剂光催化甲醇直接脱氢性能（一）催化剂性质对甲醇脱氢性能的影响研究发现，二氧化钛的晶体结构、晶粒尺寸及表面性质对甲醇脱氢性能具有显著影响。
其中，锐钛矿型二氧化钛具有较高的光催化活性，有利于甲醇的脱氢反应。
此外，较小的晶粒尺寸和较高的比表面积也有助于提高催化剂的活性。
在光照条件下，二氧化钛表面的光生电子和空穴能够有效激活甲醇分子，促进其脱氢反应。
（二）反应条件对甲醇脱氢性能的影响反应条件如光照强度、温度、压力等也会对甲醇脱氢性能产生影响。
实验结果表明，适当的光照强度和温度有利于提高甲醇的脱氢速率和产物选择性。
过高或过低的温度和光照强度均会导致催化剂活性降低，甚至使催化剂失活。
此外，反应压力对甲醇脱氢性能的影响较小，但在高压下有利于提高产物的收集效率。
四、反应机理研究（一）催化剂表面反应过程在光照条件下，二氧化钛表面的光生电子和空穴能够激活甲醇分子，使其发生断键和重排等反应。
其中，光生电子主要参与甲醇分子的还原反应，而空穴则参与氧化反应。
二氧化钛光催化性能
原理，致力提高光催化效率。
Fujishima和Honda的研究工作引起了人们对半导体在光作用下能否用于污染 控制的兴趣，而半导体光电化学的研究结果为开展这一工作奠定了基础。从七十年代
初期以来，国外许多学者竞相开展这方面的研究。1976年,J. H. Cary报道了TiO?水 浊液在近紫外光的照射下可使多氯联苯脱氯，注意到TiO2水体系在光照条件下可非
日常生活废水中含有大量的表面活性剂，这种废水不但容易产生异味和泡沫，而且 还会影响废水的生化。表面活性剂不但很难降解，有时还会产生有毒或不溶解的中间
体。研究证明，采用纳米TiO2催化剂分解表面活性剂可以取得较好的效果。虽然表面 活性剂中的烷基链较难完全被纳米TiO2催化剂氧化成CO2,但表面活性剂中芳环的破
纳米二氧化钛光催化性能的研究
摘要：介绍实验室制备金红石型二氧化钛的一种方法，并通过XRD扫描分析其相 态，经扫描电子显微镜观察所制备的二氧化钛的形貌和尺寸， 最后在紫外光照射下研 究其对有机物的降解。
关键词：制备；TiO2；纳米材料；光催化。
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早在1929年人们就知道了涂料的“钛白”现象，即涂料中的二氧化钛能使颜料褪 色。后来的研究发现，造成这一现象的原因是TiO2的光敏化行为，即TiO2的光敏化引 起油漆中有机物粘合剂的光降解，从而导致尤其涂料的不稳定。20世纪70年代和80
绿色建筑光催化材料二氧化钛研究进展
绿色建筑光催化材料二氧化钛研究进展随着社会经济的发展和人们对环境保护意识的提高，绿色建筑已成为一种趋势。
绿色建筑是一种可持续性建筑，其设计和建造考虑了减少对环境的影响，提高建筑能源效率，提高室内环境质量等因素。
绿色建筑需要使用环保、健康的建筑材料，而光催化材料二氧化钛是一种很有潜力的材料，能够用于室内和室外环境的净化。
二氧化钛具有很高的光催化活性，在受到紫外线或可见光照射时能够吸收水中的氧和有机物质、微生物，将其分解为CO2和H2O，从而达到清洁水和空气的目的。
二氧化钛的光催化能力是由于其表面具有活性位点，通过吸附反应活化两种物质，从而产生自由基，进而分解有机污染物，因此用于绿色建筑中的光催化材料是探索和应用的热点。
二氧化钛的催化性能可以通过修饰或改性来提高。
硫化二氧化钛、掺杂二氧化钛、纳米二氧化钛和复合二氧化钛等是目前研究的热点。
硫化二氧化钛的光催化性能比纯的二氧化钛更优秀，因为硫是一种与光催化反应有关的活性物质。
掺杂二氧化钛一般通过在其晶格中引入其他金属离子，从而形成掺杂二氧化钛。
掺杂的离子会影响二氧化钛的电子结构及其表面性质，可以提高催化性能，让其可使用于室内环境净化中。
纳米二氧化钛的光催化性能也比纯的二氧化钛更优秀，因为小尺寸的纳米颗粒有更大的比表面积和更短的电子传输路径。
在光照区域内，纳米二氧化钛能较好地吸收光线，提高了催化效率。
复合二氧化钛材料是指将二氧化钛复合到另一种材料中，如氧化锌、氧化铜等，可以增强催化性能，同时还可以对催化剂的电子能级结构有所调整，改进催化剂在光催化中的性能。
此外，改进二氧化钛的制备方法也为提高其光催化性能提供了新途径。
目前常使用的方法有溶胶-凝胶法、沉淀法和水热法等。
溶胶-凝胶法是一种干燥和烧结过程多的制备方法，可控性较好，且可以制备出更细致的二氧化钛微粒，通常能够得到更高的催化性能。
水热法是指以水为溶媒将反应物反应时制备二氧化钛的方法，该方法不需要多次烧结和洗涤，工艺简单，适用于制备较小颗粒的二氧化钛，并且可制备出不同形貌的二氧化钛粒子，如球形、链形、管状等。
二氧化钛在建筑中的应用
二氧化钛在建筑中的应用二氧化钛是一种广泛应用于建筑行业的材料，其独特的光学和化学性能使其成为建筑材料中的重要成分。
本文将介绍二氧化钛在建筑中的应用。
二氧化钛被广泛应用于建筑外墙涂料中。
由于其具有优异的耐候性和抗污染性能，二氧化钛可以有效保护建筑物外墙不受紫外线、酸雨等环境因素的侵蚀。
同时，二氧化钛还具有自洁能力，可以降解空气中的有机物和污染物，使建筑外墙保持清洁。
二氧化钛还被应用于建筑玻璃中。
通过在玻璃表面涂覆一层二氧化钛薄膜，可以使玻璃具有高效的自洁能力和防紫外线功效。
这种二氧化钛涂层可以吸收紫外线并将其转化为热能，从而减少紫外线对建筑内部的照射，保护建筑内部物品和人员的安全。
二氧化钛还可以应用于建筑材料中的抗菌涂料。
二氧化钛具有优异的抗菌性能，可以抑制细菌、霉菌等微生物的生长，保持建筑材料的卫生和清洁。
在医院、食品加工厂等对卫生要求较高的场所，使用含有二氧化钛的抗菌涂料可以有效减少病菌传播和交叉感染的风险。
二氧化钛还可以应用于建筑材料中的空气净化装置。
通过将二氧化钛涂覆在建筑材料表面，如墙壁、地板等，可以利用二氧化钛的光催化性能吸附和分解空气中的有害物质，如甲醛、苯等有机物和氮氧化物等。
这种空气净化装置不仅可以改善室内空气质量，还可以减少空调系统的负荷，节约能源。
二氧化钛还可以应用于建筑中的防污涂料。
在城市环境中，建筑物经常会受到污染物的侵蚀，如大气污染物、车辆尾气等。
通过在建筑表面涂覆一层含有二氧化钛的防污涂料，可以形成一层保护膜，防止污染物附着在建筑表面，从而保持建筑物的美观和清洁。
二氧化钛还可以应用于建筑中的光催化杀菌装置。
通过将二氧化钛涂覆在建筑材料表面，如门把手、开关等，可以利用二氧化钛的光催化性能杀灭细菌和病毒。
这种光催化杀菌装置可以有效防止病菌传播，提高建筑物的卫生水平。
二氧化钛在建筑中具有广泛的应用。
通过其优异的光学和化学性能，二氧化钛可以应用于建筑外墙涂料、建筑玻璃、抗菌涂料、空气净化装置、防污涂料和光催化杀菌装置等方面，提高建筑物的耐候性、抗污染性、抗菌性和空气质量。
二氧化钛 紫外吸收光谱
二氧化钛紫外吸收光谱二氧化钛是一种常见的光催化剂，具有优异的光催化性能和广泛的应用前景。
在二氧化钛的光催化反应中，紫外吸收光谱扮演着重要的角色。
下面将详细介绍二氧化钛的紫外吸收光谱。
一、二氧化钛的能带结构二氧化钛的能带结构是由导带、价带和禁带组成的。
禁带是指导带和价带之间的能量差距，是二氧化钛的显著特征之一。
二氧化钛的禁带宽度一般在3.0-3.2eV之间，这使得它能够吸收波长小于387nm的紫外光。
二、二氧化钛的紫外吸收光谱二氧化钛的紫外吸收光谱通常采用光吸收系数来表征。
光吸收系数是指物质在单位浓度、单位波长下的光吸收度。
二氧化钛在紫外区域的吸收系数较高，而在可见光区域的吸收系数较低。
其紫外吸收峰位于387nm左右，属于锐钛型二氧化钛的特征吸收峰。
三、紫外吸收光谱与二氧化钛光催化活性的关系紫外吸收光谱可以反映二氧化钛的光催化活性。
一般来说，具有较大光吸收系数的二氧化钛具有较高的光催化活性。
这是因为在紫外光的照射下，二氧化钛能够激发电子从价带跃迁到导带，形成光生电子-空穴对。
这些光生电子-空穴对能够与水分子和氧气分子发生反应，生成具有强氧化性的羟基自由基和超氧自由基，从而降解有机物和无机物。
四、影响二氧化钛紫外吸收光谱的因素1.晶型：不同晶型的二氧化钛具有不同的紫外吸收光谱。
锐钛型二氧化钛的紫外吸收峰位于387nm左右，而金红石型二氧化钛的紫外吸收峰则位于400nm左右。
2.粒径：二氧化钛的粒径越小，其紫外吸收系数越高。
这是因为随着粒径的减小，二氧化钛的比表面积增大，从而增加了光生电子-空穴对的数量，提高了光催化活性。
3.表面处理：表面处理可以改变二氧化钛的表面性质和结构，从而影响其紫外吸收光谱。
例如，通过表面羟基化处理可以增加二氧化钛的光催化活性，同时使其紫外吸收峰向长波方向移动。
4.杂质：杂质也会对二氧化钛的紫外吸收光谱产生影响。
例如，掺杂金属离子或非金属元素可以改变二氧化钛的能带结构和电子分布，从而影响其光催化活性和紫外吸收光谱。
改性纳米二氧化钛的光催化性能研究
改性纳米二氧化钛的光催化性能研究一、本文概述随着全球环境问题的日益严峻，光催化技术以其独特的优势在环境保护和能源转换领域受到了广泛关注。
作为光催化领域的重要研究对象，纳米二氧化钛（TiO₂）因其优良的光催化性能、稳定性以及低廉的成本，被广泛应用于太阳能光解水制氢、空气净化、污水处理等领域。
然而，传统的纳米二氧化钛存在光生电子-空穴对复合速率快、可见光响应范围窄等问题，限制了其在实际应用中的性能。
因此，对纳米二氧化钛进行改性，提高其光催化性能，具有重要的研究意义和应用价值。
本文旨在研究改性纳米二氧化钛的光催化性能，通过对其改性方法的探索，以期提高其在可见光下的光催化活性，拓宽其应用范围。
文章将介绍纳米二氧化钛的基本性质、光催化原理以及改性方法的研究进展。
将详细阐述本文所采用的改性方法，包括掺杂、负载贵金属、构建异质结等，以及改性后的纳米二氧化钛的表征手段。
通过对比实验，分析改性前后纳米二氧化钛在光催化性能上的差异，探讨改性方法对光催化性能的影响机制。
通过本文的研究，期望能为纳米二氧化钛的光催化性能改性提供新的思路和方法，推动其在环境保护和能源转换领域的应用发展。
也希望为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴。
二、改性纳米二氧化钛的制备方法改性纳米二氧化钛的制备方法众多，各有其独特的优势和应用场景。
以下是几种常见的改性纳米二氧化钛制备方法：溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种通过无机物或金属醇盐的水解和缩聚反应制备纳米材料的方法。
在这种方法中，通过控制水解和缩聚的条件，可以得到均匀稳定的溶胶，进一步通过热处理，溶胶转化为凝胶，最终得到改性纳米二氧化钛。
水热法：水热法是一种在高温高压下进行化学反应的方法。
通过将反应物置于特制的高压反应釜中，加热至一定温度，使反应物在水热条件下进行反应，从而制备出改性纳米二氧化钛。
微乳液法：微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液，然后在微乳液中进行化学反应的方法。
二氧化钛光催化简介
掺杂离子的种类主要是过渡金属离子和稀土金属离子
掺杂金属离子的原则：
2.非金属离子掺杂
非金属元素掺杂是利用非金属元素取代二氧化 钛中的部分O元素。 主要掺入N、P、C、S和卤素等，通过这些掺杂， 实现了对可见光的响应，提高了二氧化钛的光电 特性。
非金属掺杂中存在的问题：
1、非金属元素掺杂二氧化钛的稳定性研究较少， 在强氧化物的存在下可能导致非金属元素的流逝 2、非金属元素掺杂二氧化钛在可见光激发下的空穴 比紫外线激发下的空穴氧化能力要低，这就影响到 能否在可见光下实现对大部分有机物的矿化。 同时对于掺杂导致的能带位移也关注较少。
二氧化钛的光催化性能 二氧化钛的三种晶体结构 纳米二氧化钛的制备方法 二氧化钛在实际应用中的缺陷 提高TiO2光催化性能的主要途径
二氧化钛：一种半导体光催化材料
半导体光催化：是光学、电化学、材料学、
表面化学和催化化学等领域的新兴交叉学科， 其特征是半导体材料通过有效吸收光能产生 具有极强氧化能力和还原能力的发生空穴 和电子，在催化剂表面发生直接或间接的氧 化或还原反应。 目前，半导体光催化已形成两个研究方向： 太阳能光电转化和环境治理光催化。
解决办法：对二氧化钛进行改性，通过改性可提高激发 电荷分离，扩大其作用的光波长范围以提高太阳光的利用率、 提高二氧化钛的稳定性、提高光催化反应的选择性或产率等。
➢贵金属沉积
➢离子掺杂
➢采用复合半导体 ➢添加适当的有机染料敏化剂
贵金属沉积
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二氧化钛的光催化性能及其应用 作 者 姓 名 秦幸海 学 号 ************ 专 业 无机非金属材料 指导教师姓名 王峰 目 录 摘 要 ……………………………………………………………3 第一章 二氧化钛的性能…………………………………3
1.1二氧化钛的结构………………………………………………3 第二章 反应机理……………………………………………4 2.1光催化反应机理…………………………………………………4 2.2杀菌机理…………………………………………………………5 2.3光催化活性的影响因素…………………………………………5 第三章 二氧化钛催化剂的应用……………………………7 3.1在空气净化方面的应用…………………………………………7 3.2在水处理方面的应用……………………………………………7 3.3在其它方面的应用………………………………………………8 第四章 结束语………………………………………………9 摘 要 二氧化钛是一种应用广泛的半导体材料，它因成本低、稳定性好、对人体无毒性，并具有气敏、压敏、光敏以及强的光催化特性而被广泛应用到传感器、电子添料、油漆涂料、光催化剂以及其它化工原料等[1-3]，国内外很多科技工作者投身到二氧化钛的研究开发之中，每年都有大量论文报道。80年代末以来人们在纳米二氧化钛的制备工艺和性能研究方面做了大量工作。特别是在利用二氧化钛光催化降解污水等方面取得了一定成果，本文就二氧化钛在光催化方面的研究现状做分析，并就其应用前景的提出几点看法。 关键词：二氧化钛 光催化 性能 应用 第一章 二氧化钛的性能 1.1二氧化钛的结构 二氧化钛，俗名为钛白粉，有3种晶型：锐钛矿型(Anatase，简写为A )、金红石型(R utile简写为R ) 和板钛矿型，三者在自然界中都存在。其中, 板钛矿型在自然界中很稀有,属斜方晶系,是不稳定的晶型,因而没有工业价值。但是锐铁矿和金红石相在自然界普遍存在，在光催化领域有广泛的应用。金红石和锐钛矿两者均为四方晶系,晶型结构均可由相互衔接的Ti06八面体表示。两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互衔接的方式不同,如图1所示。在金红石相中,晶体结构表现为氧离子近似六方最紧密堆积,钛离子位于变形的八面体空隙中,构成[Ti06]八面体,铁离子的配位数为六,氧离子的配位数为三,[Ti06] 配位八面体沿C轴共棱成链状排列,链间由配位八面体共角顶相连,Ti06八面体有稍微的畸变,金红石型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),而锐铁矿型中每个八面体与周围8个八面体相连(四个共边,四个共顶角) 。这些结构上的差异导致了两种晶型有不同的质量 密度和电子能带结构。锐钛矿型的质量密度 (3.894 g*cm_3) 略小于金红石型 (4.250 g*cm_3), 带隙(3.2eV) 略大于金红石型(3.0 eV)。通常,锐钛矿相 Ti02 在高温热处理下会逐渐转变成金红石相。金红石TiO2具有很高的热稳定性因此锐钛矿由于其低的介电常数和质量密度以及高的电子迁移率是公认具有较高光催化活性的光催化材料。[1] 5
图 1 金红石和锐钛矿的结构 第二章 反应机理 半导体TiO2是一种新型的高效光催化即剂，具有很强的氧化能力，在一定能量的光照条件下，它不仅能将环境中的有害有机物降解为二氧化碳和水，而且可以氧化去除大气中低浓度的NOx和含硫化合物（如硫化氢、二氧化硫）等有毒气体。另外，光催化剂TiO2还具有杀菌、除臭、防雾、自洁净等作用，可以进一步改善生活环境。TiO2光催化具有能耗低、操光催化性能，使操作简单、反应条件温和以及无二次污染等优点。纳米TiO2光催化氧化杀菌具有显著的优点:无需昂贵的氧化试剂，空气中的氧就可作为氧化剂；而二氧化钛催化剂价格低廉，无毒，化学及光化学性质稳定；自然光中的紫外光就可作为光源激发催化剂， 因此无需能源，系统维护费用低；氧化还原反应无选择性，可以杀灭大多数的微生物。目前，二氧化钛光催化技术在环境保护中越来越受到人们的关注和重视，它对于环境保护、维持生态平衡、节约费用、实现可持续发展具有重大意义。[2] 2.1光催化反应机理 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。 纳米TiO2光催化降解机理共分为7个步骤来完成光催化的过程[3 1、 TiO2 + hv→ eˉ+ h+ 2、 h+ + H2O→OH + H+ 3、 eˉ+ O2→OOˉ 4、 OOˉ+H+ →OOH 5、 2OOH → O2 + H2O2 6、 OOˉ+ eˉ+ 2H+ →H2O2 7、 H2O2 + eˉ→OH + OHˉ 8、 h+ + OHˉ→OH 有hv能量大小的光子或者具有大于半导体禁带宽度Eg的光子射入半导体时，一个电子由价带(VB)激发到导带(CB)，因而在导带上产生一个高活性电子（eˉ )，在价带上留下了一个空穴(h +)，形成氧化还原体系。溶解氧及水和电子及空穴相互作用，最终产生高活性的羟基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基具有强氧化性，能把大多数吸附在TiO2表面的有机污染物降解为CO2、H2O，把无机污染物氧化或还原为无害物。
2.2杀菌机理 ZXL-001纳米二氧化钛具有很强的光催化杀菌作用。通过对纳米TiO2光催化杀灭革兰氏阴、阳性细菌的致死曲线进行对比、常规培养验证和透射电镜观察得出结论：纳米TiO2光催化灭菌首先是从细菌细胞壁开始，其产生的自由基能破坏细胞壁结构，使细胞壁断裂、破损，质膜解体，然后进入胞体内部破坏内膜和细胞组分，使细胞质凝聚，导致细胞内容物溢出，可出现菌体空化现象。从而证实了纳米TiO2的抑菌机理是在光催化作用下，纳米TiO2禁带上的电子由价带跃迁到导带，在表面形成高活性的电子-空穴对，并进一步形成·OHˉ、 ·O2ˉ、·OOHˉ通过一系列物理化学作用破坏细菌细胞，从而杀灭细菌。
2.3光催化活性的影响因素
2.3.1晶体结构的影响： Ti02主要有两种晶型—锐钛矿型和金红石型，锐钛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。 7
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。
2.3.2晶粒粒径的影响 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
2.3.3缺陷的影响 缺陷的存在对光催化活性起着重要作用。氧空位位形成的缺陷是H2O氧化为H2O2的反应活性中心。
第三章 二氧化钛催化剂的应用 3.1在空气净化方面的应用： 光是如何净化空气的呢？用光催化原理制成的空气净化器又具有怎样的优势呢？传统的负离子空气净化器，实际上只能达到“清新”空气的效果，大部份污染物无法消除；活性碳空气净化器则受到吸附饱和的制约；而光催化技术在空气净化装置中的应用，可以克服上述两种空气净化器的技术局限性，达到更有效更彻底消除空气污染的效果。这说来要归功于纳米技术，让特定波长的光照射在一种高科技的新型复合纳米材料上，可以激发出一种对人体完全无害的高能粒子，它具有极强的氧化——还原能力，能将空气中的细菌、病毒、甲醛、苯、二氧化硫等污染屋直接分解成无毒无味的物质，从而造成了消毒灭菌全方位净化空气的神奇境界，这是当前世界上已被确认的一种最先进的高效杀菌净化技术[9]。
3.2在水处理方面的应用 光催化氧化法是近些年出现的水处理技术，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。 纳米TiO2光催化氧化法对水中污染物的去除具有广泛的适用性，其对水中卤代脂肪烃、染料、硝基芳烃、多环芳烃、杂环化合物、烃类、酚类、表面活性剂、农药等都能有效地进行降解。用TiO2作光催化剂，在光照下可使60种含氯有机化合物发生氧化还原反应而生成CO2、H2O及其他无毒的无机物。光催化氧化研究的对象除含小分子有机物以外，还包括大分子聚合物，如聚丙烯酰胺(PAM)。研究结果表明，PAM的降解效率与TiO2类型、用量及PAM浓度等因素有关。在水处理过程中，纳米TiO2光催化氧化活性随TiO2粒径减小而增高。有研