用于环境净化的TiO2/AC复合材料的制备及其改性研究进展

夏振国，朱颖颖，陈耿，卢宇，王家锋

（宁波大学海运学院，浙江宁波 315211）

自1972年Fujishima 和Honda[1]发现光照二氧化钛（TiO2）电极分解水得到氢气以来，半导体光催化技术逐渐成为催化领域的一大研究热点。近年来，TiO2由于其光电子传导效率高、耐腐蚀性强且无毒、无二次污染等优点在环境修复领域得到了广泛应用[2]。

然而纯TiO2由于表面存在大量羟基导致强亲水性以及低的比表面积，使得TiO2对有机污染物的吸附能力极弱，进而制约了TiO2的光催化降解效率[3]。将TiO2负载于多孔吸附剂表面，载体的吸附作用所营造的局部高浓度环境可有效提高TiO2的光催化活性，可选用的载体材料包括粉煤灰微珠[4]、氧化石墨烯[5]、沸石[6]、活性炭（AC）[7]等。其中，活性炭因具有良好的电子迁移率、较高的比表面积、坚固稳定的结构组成以及低廉的价格，成为TiO2粒子的良好载体材料[8]。除此之外，活性炭特有的织构（比表面积、孔结构等）和表面存在含氧基团这两个特性对TiO2/AC 的吸附和光催化能力有着明显的提升[9-11]。因此，近年来TiO2/AC复合材料的制备与光催化应用性能的研究引起了人们的广泛关注。

本文旨在介绍TiO2/AC 复合材料的制备方法及其光催化性能，系统归纳汇总了TiO2/AC 复合材料的改性方法，总结了TiO2/AC 复合材料在环境净化方面的应用。针对TiO2/AC 复合材料在改性机理研究和多组分有机污染物降解的研究不足，提出了其在改性研究与实际应用过程中有待深入研究的方面，为TiO2/AC 复合材料的理论研究和工业推广应用提供参考依据。

1 TiO2/AC复合材料的制备方法

TiO2/AC 复合材料的制备方法影响着TiO2粒子在活性炭表面的分布情况以及附着力的大小，很大程度上影响着TiO2/AC 复合材料的光催化性能。TiO2/AC 复合材料的制备方法主要分为三大类，即溶胶-凝胶法、溶剂热法及微波合成法。

1.1 溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是利用TiO2的前体制得光催化剂溶胶，将溶胶包裹在活性炭表面上，并在较高温度下煅烧得到具有理想晶体结构且TiO2粒子附着牢固的复合光催化材料。该制备方法工艺简单，所制得的光催化剂具有较高的催化活性，表面TiO2粒子分布均匀且不易脱落。Xing等[12]采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/AC 复合材料，扫描电子显微镜（SEM）图表明活性炭表面均匀覆盖TiO2颗粒，局部无明显团聚现象。此外，TiO2颗粒还沉积在活性炭的中孔上，增强了复合材料的光吸收能力从而提高其光催化活性。Ragupathy 等[13]通过谢乐公式[14]计算负载前后TiO2的晶粒平均直径，发现活性炭负载TiO2后的晶粒平均直径由原来的18nm缩减为10nm，平均晶粒尺寸的减小增加了TiO2/AC复合材料的有效表面积。Taoufik 等[15]对AC、TiO2、TiO2/AC 复合材料分别进行红外光谱分析，在TiO2/AC 复合材料中约1080cm-1处发现了新的吸附带，说明TiO2颗粒以化学方式附着在活性炭表面，因此附着牢固，不会轻易脱落。Baek等[16]以三氯化钛为TiO2前体，以强酸离子交换树脂作为球形活性炭前体，两者以水为介质混合，并经过洗涤干燥以及高温煅烧制备TiO2/AC（球形）复合材料，制备机理如图1所示。强酸离子交换树脂含有大量的强酸性基团磺酸基（—SO3H），容易在溶液中离解出H+。树脂离解后，本体所含的负电基团SO3－与溶液中的钛离子结合，在高温煅烧过程中挥发性气体（COx和SOx）逸出，最终形成具有良好孔隙结构的TiO2/AC（球形）复合材料。

采用溶胶-凝胶法制备复合材料时，为了得到晶粒较小的TiO2粒子，通常在管式炉中进行高温煅烧，这种传统的加热方式能量消耗较大，且煅烧温度过高或煅烧时间过长都可能严重破坏复合材料的结构。Pang 等[17]分析不同温度下煅烧TiO2/AC 复合材料的SEM 图（图2），从图2(b)～(d)可以看出，700℃以下煅烧时活性炭的多孔结构并未发生改变。然而当煅烧温度升至900℃时，AC的孔隙结构完全破坏[图2(e)]，其中的碳可能已经转化为CO和CO2。此外，随着煅烧温度升高，TiO2形成较大粒径的团聚现象更加明显，这是由于高温下TiO2锐钛矿相转化为金红石相，烧结作用最终使晶体尺寸增大。Baek等[16]采用溶胶-凝胶法制备TiO2/AC（球形）复合材料过程中发现，当煅烧温度达到900℃时，SEM表征显示TiO2/AC（球形）复合材料出现裂纹，且随着煅烧时间的延长会出现更多的裂纹，造成复合材料的强度损失，导致其耐久性降低。

图1 微孔和中孔TiO2/AC（球形）复合材料的形成步骤16]

1.2 溶剂热法

溶剂热法是指在密闭容器中，利用溶剂或水形成高压密闭体系，以钛的无机盐为原料或利用TiO2的溶胶进行水热反应制备TiO2/AC 复合材料的一种方法。徐鑫等[18]分别采用溶胶-凝胶法和溶剂热法制得TiO2/AC 复合材料，表征分析结果显示，溶胶-凝胶法制得的TiO2粒子以不规则形式附着在活性炭表面，而溶剂热法制得的球形TiO2颗粒呈柱形生长，均匀覆盖在活性炭表面。不同温度下溶剂热法制得的TiO2/AC 复合材料的中孔和微孔比表面积均大于溶胶-凝胶法制得的样品，负载的TiO2粒径则小于溶胶-凝胶法制得的样品。对甲基橙溶液的光催化降解测试结果表明，溶剂热法制得的TiO2/AC其光催化效果明显优于溶胶-凝胶法。从化学反应的机理来看，溶胶-凝胶法的化学方程式为式(1)、式(2)，而溶剂热法的化学方程式为式(3)、式(4)。

图2 不同温度下煅烧TiO2/AC复合材料的SEM图[17]

采用溶剂热法时，以[TiO(H2O2)(NH3)]2+形式存在于溶液中，离子粒径明显小于溶胶-凝胶法中形成的缩聚物，因而更易被AC 吸附，所以水热法制备的TiO2能均匀分散到活性炭表面。

Manuel等[19]采用溶剂热法将TiO2负载到活性炭上，X射线衍射（XRD）谱图表明在溶剂热合成后TiO2呈锐钛矿相，TiO2粒子呈球形形态，颗粒大小接近0.27μm。Sun 等[20]通过溶剂热法将TiO2负载到活性炭上，SEM表征显示TiO2在活性炭表面分布均匀，TiO2颗粒的大小为0.5～4μm。采用该催化剂对黄曲霉毒素B1（AFB1）进行降解，经过4 次循环后降解率仍保持在80%以上，说明TiO2粒子在活性炭上附着牢固，不易脱落。

1.3 微波合成法

微波合成法是在溶胶-凝胶法的基础上改进而来，该方法摒弃了溶胶-凝胶法传统的高温加热方式，采用微波快速加热。Tian等[21]研究利用微波辐射技术高效制备TiO2/AC 纳米复合材料，SEM 和透射电子显微镜（TEM）分析表明，制得的TiO2纳米颗粒呈球形，在活性炭表面分布均匀。通过实验确定最佳制备条件为700W 功率微波辐射15min，紫外线对罗丹明B染料光降解30min的去除效率高达98%。同年，该课题组[22]采用相同方法制备TiO2/AC复合材料，考察了微波功率、微波时间、活性炭与钛溶胶的配比等制备条件对降解甲醛的影响，结果表明在最佳制备条件下甲醛转化率可达58.68%。

与溶胶-凝胶法相比，微波合成法既节能又不会对载体活性炭造成结构破坏；与溶剂热法相比，不需要过长的水热反应时间。Manuel等[23]分别采用溶胶-凝胶法、溶剂热法以及微波合成法制备TiO2/AC复合材料，并对三种方法制备的TiO2/AC复合材料在光催化降解新型污染物方面的性能进行详细比较研究。研究发现由于高温热处理，溶胶-凝胶法制备的样品（TiO2/AC-SG）中TiO2的晶体尺寸是溶剂热法（TiO2/AC-ST）和微波合成法（TiO2/ACMW）的两倍以上，且孔隙率和比表面积比其他两种方法要低得多。实验以布洛芬为目标污染物进行降解，TiO2/AC-MW 表现出的降解性能最佳，TiO2/AC-ST 次之，TiO2/AC-SG 与前两者相比差距较大。以上研究表明，采用微波合成法制备TiO2/AC 复合材料具有简便、灵活、反应时间短、制备所得TiO2/AC 复合材料光催化效率高等优点，具有巨大的实际应用潜力。

2 TiO2/AC复合材料的改性

与TiO2相比，TiO2/AC 复合材料在光催化性能上有了很大提升，但仍有进一步提升的空间。TiO2是一种宽禁带半导体（3.2eV），只能被紫外光激发，但由于太阳总辐射能量的大部分为可见光，紫外光只占4%～5%[24]，加之量子利用效率低，只有一小部分光电反应产生的电子-空穴对到达TiO2/AC复合材料表面引起氧化还原反应，约90%的电子-空穴重新结合以热的形式释放输入能量[25]，限制了TiO2/AC 复合材料的应用。为了改善上述缺点，相关学者开始探索TiO2/AC 复合材料的改性方法。常用的改性方法主要有半导体复合、离子掺杂以及表面贵金属沉积。

2.1 半导体复合

半导体复合改性的本质是两种或两种以上半导体材料彼此之间的相互修饰，对TiO2/AC 复合材料的半导体复合改性即对宽禁带半导体TiO2进行修饰，制备出活性炭负载TiO2基的二元或多元半导体复合材料。Haruna 等[26]制备了TiO2/AC 复合材料和Cu2O/TiO2/AC复合材料，对比试验发现，Cu2O有效提升了TiO2/AC 复合材料的光催化活性，这是由于Cu2O 和TiO2之间的p-n 异质结抑制了电子-空穴重组。Otieno 等[27]成功合成了纳米复合催化剂TiO2-ZnO，并将其负载于AC 上用于酒糟的光降解。由于ZnO与TiO2偶联形成一个杂化体系，导致带隙的减小和电子-空穴对有效分离。此外，ZnO 与TiO2偶联成杂化物，形成热稳定材料，利用ZnO的高热稳定性减轻了TiO2轻微的热不稳定性，因此ZnOTiO2/AC复合材料具有良好的光催化性能。

Wang等[28]采用溶胶-凝胶法制备粉状活性炭负载的Bi2O3-TiO2复合材料（Bi-Ti/AC），同时推断Bi-Ti/AC 复合材料的光催化反应和内部作用原理（图3）：在反应开始时，大量的磺胺甲嘧啶（SMT）被活性炭吸附到复合材料表面。当太阳光照射时，TiO2价带的e-迁移到导带，价带形成h+；由于Bi2O3和TiO2的电位差，TiO2导带中的e-向Bi2O3迁移。同时，Bi2O3价带中的h+迁移到TiO2中，从而延长了e-和h+的存活时间。h+与e-发生一系列反应，生成·OH和·O2-。其中·OH、·O2-和h+为催化降解SMT 的主要活性基团，相对重要性排序为·O2->h+>·OH。

图3 Bi-Ti/AC光催化反应和内部作用原理[28]

SrTiO3（STO）是一种常用的p 型钙钛矿型氧化物，能带隙为3.7eV，其与n 型TiO2适当的异质结有利于光生电子-空穴对的快速分离[29]，O2可以捕获光能产生的电子以避免负电荷的积累，从而进一步促进电子-空穴对的分离[30-31]，采用磷酸进行表面修饰已被证明是一种促进催化剂表面吸附O2行之有效的方法[32]。Ali 等[33]采用溶剂热法制备了SrTiO3/TiO2/AC 复合材料，并采用磷酸进行表面修饰，制备的纳米光催化剂在降解高浓度污染物如2,4-二氯苯酚（2,4-dcp）和双酚A（BPA）方面表现出了优异的光催化性能，与市售TiO2相比降解率提高了3倍。

2.2 离子掺杂

离子掺杂是提高半导体性能最常见、最有效的方法之一。离子掺杂一方面能提高半导体载流子浓度，另一方面可以形成离子陷阱捕获电子和空穴，从而达到减少电子-空穴对复合的作用。离子掺杂还可以使TiO2/AC复合材料光吸收出现明显红移现象，拓宽其在太阳光范围的应用。根据掺杂离子的不同，主要分为金属离子掺杂、非金属离子掺杂和多元素离子共掺杂，其作用效果和作用原理见表1。

表1 TiO2/AC复合材料的离子掺杂改性

2.2.1 金属离子掺杂

金属离子掺杂主要包括过渡金属离子和稀土金属离子。一般认为过渡金属离子掺杂提高TiO2/AC复合材料光催化性能的原因有以下几点：①改变复合材料中TiO2的结晶度或在其禁带中引入杂质能级，抑制电子-空穴对复合；②拓展TiO2的吸收光谱阈值，提高光子的利用率，使TiO2/AC 复合材料的激发波长红移至可见光区；③使载流子的扩散距离增大，从而延长电子和空穴的寿命，抑制其复合。

相比过渡金属离子，稀土金属离子的掺杂一方面会抑制TiO2纳米晶体的生长，使其比表面积增加，从而提高其光催化活性；另一方面稀土金属具有较宽的光吸收带，掺杂改性作用效果与光敏剂类似，可提升TiO2/AC复合材料的光吸收能力。

2.2.2 非金属离子掺杂

虽然金属离子掺杂可以一定程度上提高TiO2/AC复合材料的可见光催化活性，但金属离子掺杂也存在自身的缺点，金属掺杂材料具有热不稳定性且金属元素可能作为电子捕获中心促使光生电子与空穴的复合。非金属阴离子掺杂能够改善TiO2的形态，提高TiO2/AC 复合材料的光催化活性。大量文献报道非金属阴离子C、N、I、F掺杂TiO2/AC复合材料能够提高其可见光催化活性，原因可归纳为以下几点：①非金属元素代替TiO2晶格中的氧元素，改变电子能级排布，形成晶格缺陷，进而减小带隙，使得掺杂改性后的TiO2/AC 复合材料光响应范围扩展至可见光区；②抑制晶粒生长，使得TiO2/AC 复合材料的比表面积增加，催化活性提高；③抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变，减少粒子团聚。

2.2.3 多元素离子共掺杂

因掺杂元素不同可将多元素离子掺杂分为非金属-非金属共掺杂和金属-非金属共掺杂。多元素离子共掺杂改性TiO2/AC 复合材料的方法能实现可见光条件下更高的催化性能，在最佳掺杂条件和掺杂浓度下，共掺杂改性TiO2/AC 复合材料对污染物的降解效果优于相对应的单元素掺杂改性催化剂。Wang等[44]和王佳忆等[45]分别制备了以磁质活性炭为载体的碘氮共掺杂二氧化钛磁性光催化剂和溴氮共掺杂二氧化钛磁性光催化剂，光催化实验结果表明非金属-非金属共掺杂改性TiO2/AC 复合材料相较于单元素掺杂，可见光催化反应速率可提高3倍以上。Liu 等[48]以微波合成法制备Ce、N、P 三掺杂TiO2/AC复合材料（Ce-N-P/TiO2/AC），并与单元素掺杂复合材料进行对比，结果表明Ce、N、P 三元素共掺杂TiO2/AC 复合材料禁带宽度缩减效果最为明显，使其在可见光区域有良好的光响应性能。

2.3 贵金属沉积

贵金属沉积可以有效分离光生电子-空穴对，因此有利于改善TiO2/AC 复合材料的反应效率。当贵金属与TiO2/AC 接触时，贵金属在其表面形成纳米原子簇。进行光催化反应时，光生电子在贵金属原子簇上富集，同时光生空穴向TiO2晶粒表面迁移，解决了电子-空穴快速复合的问题。常用的贵金属有Pt[49]和Ag[50]。

Su 等[49]以Pt 为电子受体，采用光沉积法对TiO2/AC 进行表面改性，实验结果表明，Pt 和活性炭均具有增强电子和空穴分离的作用，可以提高TiO2/AC在降解EDTA-2Na模拟废水的光催化活性。EDTA-2Na 降解反应在2h 内达到平衡，累计去除率59%，且在pH 为4.0～7.2 时，Pt/TiO2/AC 表现出较好的光催化活性，产氢率接近6500μmol/(g·h)。因此，采用Pt/TiO2/AC 降解EDTA-2Na 模拟废水实现了污染物处理和清洁能源开发的同时进行。

Liu 等[51]在Ag 沉积改性TiO2/AC 复合材料的基础上对其进行N 掺杂处理，制备机理如图4 所示。Ag+被还原为单质Ag，并团聚为Ag纳米粒子沉积在活性炭表面，外表面被氮掺杂的TiO2包覆。Ag 纳米粒子在与TiO2网络接触的最外层表面产生等离子体激发，结果光和Ag 纳米粒子之间有强烈的相互作用，导致表面传导电子的集体振荡。在低于TiO2导电水平的能量区域，结构中的电子密度增加，导致带隙能量降低。此外，Ag 纳米粒子促进了界面电荷转移过程，生成更多强氧化性物质。N掺杂通过产生一个N 诱导的中间能级降低了TiO2的带隙，增强了可见光响应。Ag 纳米粒子与N 的结合使复合材料的能带隙减小到1.59eV，大大提高了复合材料在可见光照射下的光催化性能。

虽然贵金属沉积改性的TiO2/AC 复合材料能有效降解有机污染物，但改性所需贵金属成本相对较高，目前多数有关贵金属沉积改性TiO2/AC 复合材料的研究仅限于实验室。此外需要注意的是，沉积过量的贵金属会减小催化剂的比表面积，同时团聚的贵金属还易成为电子-空穴的复合中心。

3 TiO2/AC 复合材料在环境净化领域的应用

图4 Ag-N-TiO2-AC制备原理[51]

随着经济发展和生活水平的提高，人类社会面临着愈发严峻的环境污染形势。工业和生活废水废气中常含有难降解的有毒污染物，使用常规的减量和去除手段不能满足日益严格的排放标准要求。TiO2/AC 复合材料利用TiO2光照下产生具有强氧化性能的活性基团，并结合AC 的强吸附性能可以除去大部分难降解有机污染物，具体见表2。

3.1 催化降解染料废水

染料废水中的有机污染物绝大部分是芳香基团作为母体且带有显色基团的复杂物质，含有的硝基和胺基化合物具有较大的毒性。随着对织物染色稳定、经久耐用等要求的不断提高，染整工业中难降解新型染料和助剂的大量研发和使用导致染料废水可生化性显著降低。陈伟等[38]以活性炭为载体制备Ce掺杂TiO2/AC复合材料，用于降解模拟染料废水亚甲基蓝溶液。当铈离子掺杂量为1.5%、亚甲基蓝溶液初始浓度为5.5mg/L、样品浓度为1.5g/L时，60min内光催化降解效率可达72%。

然而TiO2/AC 复合材料粒子较小，难以从处理过的染料废水中分离出来，因此相关研究人员将TiO2/AC 复合材料负载到磁性材料上以解决分离难问题。Zhu等[52]制备了C掺杂TiO2/AC复合材料并对其进行磁性处理。实验结果表明磁性处理不仅便于复合材料回收利用，而且磁性物质Fe3O4进一步减小TiO2带隙，有效扩展C 掺杂TiO2/AC 复合材料的可见光吸收范围，模拟阳光照射30min后刚果红去除率达到92.9%。

3.2 催化降解药物类有机污染物

近年来，随着药物使用的增加，许多药物未被完全代谢而以痕量的浓度持续排入环境中，也被称为“假性持久性”污染。因此，药物作为一种新兴污染物引起了人们广泛的关注。闫春燕等[54]制备了TiO2/AC复合材料，在紫外光条件下研究TiO2/AC光催化降解布洛芬的影响因素。研究结果表明：在室温、布洛芬质量浓度为40mg/L、TiO2/AC 催化剂加入量2.0g/L、溶液pH 3.0的最佳条件下，光催化降解180min时布洛芬的降解率达85.6%。

将光催化技术与超声波、微波加热等技术联用可有效提高光催化反应效率，Kakavandi 等[56]制备磁性活性炭负载TiO2复合材料（TiO2/MAC），在紫外（UV）和超声（US）照射下应用超声催化和光催化复合体系催化降解四环素（TC），催化降解过程如图5所示。实验表明，光催化与超声波辐射联用可有效提高降解率，原因如下：①超声波传递能量可有效加快四环素的运动速率，从而推进催化反应进行；②超声波增强空化气泡的坍塌，增加活性氧自由基的形成。在最佳反应条件下，180min 内四环素的降解效率可达93%。

表2 TiO2/AC复合材料在环境净化领域的应用

图5 在UV和US照射下TiO2/MAC对TC的催化降解[56]

3.3 催化降解酚类有机污染物

酚类化合物及其衍生物是工业废水中常见的高毒性、难降解的有机化合物，主要来源于煤化工、石油化工、制药厂、苯酚及酚醛树脂生产厂等排放的废水。对含酚废水的深度处理具有重要的现实意义，同时也可以在一定程度上缓解水资源供需的矛盾。Gar等[57]制备了TiO2/AC复合材料，为了提高对太阳光的利用率，利用太阳能复合式抛物面集热器聚集阳光对苯酚进行催化降解。TiO2/AC 光催化降解苯酚的作用受pH 和催化剂用量的影响较大，在pH 为5.3、TiO2/AC 用量为1.2g/L 时，苯酚可在120min完全降解。Yap等[58]制备了活性炭负载氮掺杂二氧化钛复合材料，以双酚A为污染物研究了常见无机阴离子对光催化降解的影响，实验发现大多数阴离子通过以下反应[式(5)、式(6)]清除高氧化物质h+和·OH，对光催化产生抑制作用。

3.4 催化降解挥发性有机化合物

挥发性有机化合物（VOCs）是一种常见的有毒环境污染物，是造成光化学烟雾和平流层臭氧耗竭的重要原因。紫外线照射下光催化可有效降解污染物，但同时会产生大量的臭氧，造成二次污染。Shu 等[59]制备了Mn 掺杂TiO2/AC 复合材料，用于去除和利用臭氧，并通过臭氧辅助催化氧化提高催化氧化降解甲苯。结果表明，2h 内Mn 掺杂改性的TiO2/AC 复合材料对甲苯的去除率接近86%，对臭氧的去除率为100%。在Mn/TiO2/AC催化剂作用下，臭氧催化分解转化为活性物质，提高了对甲苯的去除率。Tao等[61]制备了TiO2/AC复合材料并利用固定床反应器进行光催化降解甲醇实验，最佳工艺参数为：空床接触时间2.45s，空气吹扫速度0.2L/min，床层温度55℃，水蒸气质量分数16%。在此实验条件下，紫外光照射12h 内甲醇去除率稳定保持在90%左右。

4 结语

TiO2/AC 复合材料具有较高的比表面积、电子迁移率、太阳能利用率以及良好的循环稳定性，已被证实在处理难降解有机污染物方面有着巨大的潜力。但目前的研究仍停留在实验室阶段，实现工业化应用仍有许多问题需要解决。

（1）拓宽微波合成法在制备TiO2/AC 复合材料中的应用。目前TiO2/AC 复合材料的常用制备方法为溶胶-凝胶法和溶剂热法，制备时间长，能耗高，不符合绿色化学的发展趋势，一定程度上造成资源浪费。微波合成法从分子水平进行加热，将微波电磁能转变为热能，物质升温非常迅速。然而目前采用微波合成法制备TiO2/AC 复合材料的研究还比较少，理论知识不够健全，温度的上升速度与限度要求较高。

（2）加强TiO2/AC 复合材料的改性机理研究。通过对TiO2/AC 复合材料改性处理能显著提高其光催化降解性能，使TiO2/AC 复合材料的吸收光区扩展到可见光。然而目前TiO2/AC 复合材料的改性机理还不太明确，粒子之间如何协同作用还有待研究。因此需要加强改性TiO2/AC 复合材料的光催化机理研究，为新型TiO2/AC 复合材料及可见光催化新技术的研究奠定理论基础。

（3）加强以TiO2/AC 复合材料为基础的光催化技术与其他环境净化技术的联用，如超声波技术和电化学技术。超声波技术基于声空化效应产生的O·、·OH、HO2·等强氧化性物质直接或间接地作用于有机污染物，同时，声空化气泡具有促灭光生电子、加速传质、活化催化剂表面等作用，因而可以提高光催化效率。与电化学技术联用时，外加电场可提高·OH 产率，使降解效率在相同反应时间内得以提高。