納米TiO2是一種光催化劑

納米二氧化鈦是一種新型的光催化無(wú)機(jī)功能材料，由于其粒徑在1-100nm之間, 具有粒徑小、比表面積大、表面活性高、分散性好等特點(diǎn), 表現(xiàn)出獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。它具有較好的透明性，紫外線吸收性及熔點(diǎn)低、磁性強(qiáng)、熱導(dǎo)性強(qiáng)、成本低和不造成二次污染等特性；還具有較好的抗菌作用，使 用過(guò) 程 中 不 會(huì) 發(fā) 生 自 身 損 耗  ,而 且 資 源 豐 富，價(jià) 格 低 廉   ,因 此 在 光 催 化 降 解廢水中的有機(jī)物、涂料、精細(xì)陶瓷、塑料、催化劑、及化妝品等方面應(yīng)用廣泛，成為新型功能材料研究的熱點(diǎn)之一。

二氧化鈦是一種N型半導(dǎo)體材料，銳鈦礦相TiO2的禁帶寬度Eg?=3.2eV，由半導(dǎo)體的光吸收閾值λg與禁帶寬度E?g的關(guān)系式：λg(nm)=1240/Eg(eV)

可知：當(dāng)波長(zhǎng)為387nm的入射光照射到TiO2上時(shí)，價(jià)帶中的電子就會(huì)發(fā)生躍遷，形成電子-空穴對(duì)，光生電子具有較強(qiáng)的還原性，光生空穴具有較強(qiáng)的氧化性。在半導(dǎo)體懸浮水溶液中，

半導(dǎo)體材料的費(fèi)米能級(jí)會(huì)傾斜而在界面上形成一個(gè)空間電荷層即肖特基勢(shì)壘，在這一勢(shì)壘電場(chǎng)作用下，光生電子與空穴分離并遷移到粒子表面的不同位置，還原和氧化吸附在表面上的物質(zhì)。

在水溶液中，光生電子的俘獲劑主要是吸附在半導(dǎo)體表面上的氧，氧俘獲電子形成O2-；OH-、水分子及有機(jī)物本身均可充當(dāng)光生空穴俘獲劑，空穴則將吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有高度活性的?OH自由基，活潑的?OH自由基可以將許多難以降解的有機(jī)物氧化為CO2和H2O。

從上述光催化作用原理分析可知道，光催化過(guò)程實(shí)際上同時(shí)包含氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)過(guò)程，分別反映出光生空穴和光生電子的反應(yīng)性能,同時(shí)又相互影響,相互制約。近年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)二氧化鈦光催化材料具有降解廢水和空氣中的有機(jī)物,去除空 氣 中 氮  氧 化 合 物、含 硫 化 合 物 、 還 原 水 中 部 分 重 金 屬 有害 離 子、殺 菌 除 臭 等 用途。