一前言
TiO2光催化原理及应用
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。与传
统技术相比，光催化技术具有两个最显著的特征：第一，光催化是低温深度反应技术。光
催化氧化可在室温下将水、空气和土壤中有机污染物等完全氧化二氧化碳和水等产物。第
二，光催化可利用紫外光或太阳光作为光源来活化光催化剂，驱动氧化－还原反应，达到
净化目的，对净化受无机重金属离子污染的废水及回收贵金属亦有显著效果。
二TiO2的性质及光催r