不同晶型TiO2的可控合成与光催化性能研究

＊黄剑锋 刘军民

（中山大学材料科学与工程学院 广东 510275）

研究制备环境友好、廉价易得的光催化剂，并发展简单易行的光催化降解技术是解决当下环境污染问题的有效手段之一。TiO2是一种无毒环保、安全稳定、氧化能力强、成本低廉、催化活性高的半导体材料。自1972年Fujishima和Honda将其用于光电催化分解水以来[1]，TiO2及其衍生材料在光催化领域中的应用得到了广泛的关注和研究[2]。水和空气中各种有毒有害的污染物，化工生产中排放的各种烷烃、芳烃及其衍生物、卤代物、多环芳烃和杂环化合物等大都能被以TiO2为主的光催化材料降解。

TiO2有三种晶型——金红石、锐钛矿和板钛矿，其中前两者在光催化中的应用较多。不同的处理温度会产生不同的晶型，500℃以下以锐钛矿为主，随着温度升至600℃以上，锐钛矿会开始不可逆地转变为金红石[3]。通常认为锐钛矿的光催化活性更高，而金红石的光化学稳定性更好[4]。此外，锐钛矿和金红石按合适比例结合的材料又具有比纯锐钛矿更高的光催化活性，原因很可能是金红石能够捕获电子，从而提高了载流子分离效率[5]，如广泛使用的商品P25-TiO2即为混晶催化剂。然而，制备该产品使用的是气相法，具有耗能大、成本高的缺点[6]。因此，寻求工艺简单、低成本并且晶型与晶粒形貌可控的合成TiO2光催化剂的方法是有探索价值的研究课题。

溶胶-凝胶法是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，原料在溶液状态下均匀混合，随后进行水解、缩合化学反应形成三维网络结构的凝胶，再经干燥、烧结制备出纳米尺度的材料。……