Ti3+自摻雜TiO2光催化劑的制備及光催化性能研究

陳明淦 曾令可 王 慧

(華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 廣州 510640)

前言

二氧化鈦(TiO2)是一種資源儲(chǔ)量充足、廉價(jià)、無毒的白色粉末，作為一種n型半導(dǎo)體，因其良好的化學(xué)穩(wěn)定性和光電性能，被廣泛研究并運(yùn)用在傳感器、太陽能電池、紫外光吸收、制氫、自清潔、抑菌除菌、廢水處理和空氣凈化等[1]方面。1972年，藤島和本多[2]發(fā)現(xiàn)了TiO2能夠利用太陽光將水裂解為氫氣和氧氣，這種現(xiàn)象被稱作光催化效應(yīng)。目前TiO2存在兩個(gè)主要的缺點(diǎn)：較寬的帶隙(銳鈦礦相≈3.2 eV，金紅石相≈3.0 eV)，只能吸收紫外區(qū)的光(太陽光中紫外線僅占約4%)；光生電子-空穴對復(fù)合率高。由于這些缺點(diǎn)的存在，極大的限制了TiO2在實(shí)際中的應(yīng)用。離子摻雜因其穩(wěn)定和簡便等優(yōu)點(diǎn)，成為TiO2改性研究的熱點(diǎn)；摻雜可能會(huì)在TiO2中引入缺陷或者改變結(jié)晶度，也可以抑制晶型轉(zhuǎn)變、抑制光生載流子復(fù)合等[3]。因此，研究離子摻雜是提高TiO2光催化性質(zhì)的關(guān)鍵。

學(xué)者對TiO2的摻雜改性的研究范圍十分廣泛，常用摻雜元素有N、S、C、V、Fe、Co等[4]。近期，有人發(fā)展了對TiO2粉體引入Ti3+缺陷和氧空位，而不引入其他元素的方法，這種方法被稱為Ti3+自摻雜。

Ti3+自摻雜TiO2光催化劑的主要特點(diǎn)是利用某些手段對TiO2引入Ti3+缺陷和氧空位缺陷。作為一種不引入其他元素的摻雜手段，Ti3+自摻雜TiO2具有以下優(yōu)勢：

1)生成Ti3+缺陷和氧空位，改變TiO2光催化劑的吸收區(qū)域，提高TiO2對太陽光的利用率；

2)有效抑制光生空穴-電子對的復(fù)合，提高TiO2的光催化速率；

3)提高TiO2對有機(jī)物的光降解程度。

Ti3+自摻雜TiO2的光催化原理是與TiO2一致。Ti3+自摻雜TiO2可以形成局部的能級，幫助改變吸收帶的范圍[5]；亦可引入氧空位，捕獲空穴[6]。

2011年，Chen等[7]用氫化法制備了黑色的自摻雜TiO2，發(fā)現(xiàn)自摻雜TiO2納米晶體具有良好的太陽能光催化活性，能夠使有機(jī)分子在水中被光有效降解。研究發(fā)現(xiàn)，Ti3+自摻雜TiO2不引入其他元素，降低了形成缺陷和復(fù)合中心的可能性，Ti3+和氧空位亦可增加對可見光的吸收[5]。2014年，Liu等[8]成功使用局部氧化法制備Ti3+自摻雜TiO2，為Ti3+自摻雜提供了新的思路。在應(yīng)用方面，Ti3+自摻雜TiO2在離子電池、超級電容器、微波吸收尤其是光催化方面都體現(xiàn)了優(yōu)秀的性能。據(jù)報(bào)道，Ti3+自摻雜TiO2可有效分解污染水源中的有機(jī)物[8]、還原有害的重金屬離子(如Cr6+[9～10])。因此，自摻雜TiO2的研究有助于TiO2光催化性能的改進(jìn)，進(jìn)而對環(huán)境(如水源)污染的治理產(chǎn)生實(shí)際意義，并具有廣泛的應(yīng)用前景。目前的自摻雜手法大多都有危險(xiǎn)、能耗大、過程復(fù)雜、不易操作、不易控制等[11]缺點(diǎn)。所以，開發(fā)一種簡便、易操作且安全的自摻雜方法十分重要。

本文介紹了使用溶膠凝膠法制備TiO2粉體，利用其與硼氫化鈉(NaBH4)的固相高溫局部還原反應(yīng)，制備出黑色的Ti3+自摻雜TiO2粉體，對制得的樣品進(jìn)行XRD、XPS、PL等表征分析，確定Ti3+自摻雜TiO2的晶型、元素組成和光生空穴-電子的復(fù)合情況等；以及測試光催化還原Cr6+性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

本實(shí)驗(yàn)所使用的藥品試劑的名稱、含量、廠家或品牌見下列表格見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)試劑Tab.1 Raw materials and reagents

本實(shí)驗(yàn)所使用的儀器的名稱、型號(hào)、廠家見下列表格見表2。

表2實(shí)驗(yàn)儀器

Tab.2 Experimenting and testing & characterization equipment

儀器型號(hào)廠家電子天平AR224CN奧豪斯恒溫磁力攪拌器HJ-6A亞特pH計(jì)PHS-3E雷磁管式爐OTF-1200X科晶箱式爐KSL-1700X科晶低速離心機(jī)SC-3614中佳光化學(xué)反應(yīng)儀BL-GHX比朗

1.2 Ti3+自摻雜TiO2光催化劑的制備

溶膠凝膠法制備TiO2。制備TiO2粉體，本實(shí)驗(yàn)采用溶膠凝膠水相法。取一定量的自制抑制劑至適量水中，60 ℃水浴條件下，加入一定量的鈦酸四丁酯，再用硝酸將其pH調(diào)至2左右，持續(xù)攪拌直至成為澄清的溶膠。陳化一晚后，將溶膠置于60 ℃水浴蒸發(fā)一定時(shí)間成為凝膠。將凝膠進(jìn)行轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，在一定的溫度下熱處理一定時(shí)間，經(jīng)過冷卻、研磨等步驟制得TiO2粉體。

使用固相法制備Ti3+自摻雜TiO2。稱取適量的純TiO2粉體與適量NaBH4充分混合，放置在管式爐中，在惰性氣氛(氬氣)下高溫反應(yīng)一定時(shí)間，再冷卻、洗滌、過濾、真空干燥獲得Ti3+自摻雜TiO2粉體。

2 Ti3+自摻雜TiO2的光催化性能研究與表征

2.1 Ti3+自摻雜TiO2的光催化性能測試

2.1.1 分光光度法測量溶液Cr6+濃度的原理

測定溶液中Cr6+的含量可使用分光光度法(GB 7467-87)。這種方法常使用二苯碳酰二肼(DPCI)作為顯色劑。DPCI在一定的H+濃度下，可與Cr6+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成紫紅色的絡(luò)合物。該絡(luò)合物溶液的最大吸收波長為540 nm左右，其摩爾吸光系數(shù)為2.6×104～4.2×104L·mol-1·cm-1[12]。DPCI與Cr6+在溶液中反應(yīng)產(chǎn)生顯色絡(luò)合物的反應(yīng)方程式[13]為：

(1)

2.1.2 分光光度法標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定

由于分光光度法直接測量溶液的吸光度，以此間接反映溶液中Cr6+濃度，因此需要首先繪制一條不同Cr6+濃度對應(yīng)吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。本實(shí)驗(yàn)測量吸光度的儀器為現(xiàn)科公司的紫外可見分光光度計(jì)，型號(hào)為722。

分光光度法Cr6+標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制過程：①配置顯色劑，取0.2 g DPCI溶于50 mL丙酮形成溶液A，將溶液A稀釋至100 mL即為顯色劑。顯色劑須置于棕色瓶中，避光，2～8 ℃冷藏備用；②配置Cr6+濃度分別為0 mg/L(水)、0.03 mg/L、0.06 mg/L、0.12 mg/L、0.24 mg/L、0.36 mg/L、0.48 mg/L、0.60 mg/L、0.72 mg/L、0.84 mg/L、0.96 mg/L的溶液；③各取10 mL上述不同濃度的溶液，加入0.1 mL摩爾比為1∶1的硫酸和磷酸溶液；再加入0.4 mL顯色劑，充分震蕩5～10 min后，移取適量紫紅色溶液到比色皿中測量其吸光度；④根據(jù)已有數(shù)據(jù)，以配制的Cr6+濃度為橫坐標(biāo)，測量的吸光度為縱坐標(biāo)，擬合出標(biāo)準(zhǔn)曲線。圖1是按照此方法繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線。由圖1可知，決定系數(shù)(Coefficient of determination)：

R2=0.999 9

(2)

說明濃度和吸光度值之間存在良好的線性關(guān)系。由圖1中的線性關(guān)系，即可在一定的吸光度值范圍內(nèi)，通過換算得到相對應(yīng)Cr6+濃度。

圖1 Cr6+濃度和吸光度值的標(biāo)準(zhǔn)曲線

Fig.1 Standard curve of Cr6+concentration and absorbance value

2.1.3 Ti3+自摻雜TiO2光催化還原Cr6+性能測試過程

Ti3+自摻雜TiO2光催化還原Cr6+性能測試，主要在光催化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行(內(nèi)置500 W氙燈、紫外線濾波片)。準(zhǔn)備工作步驟如下：首先，配制30 mg/L的重鉻酸鉀溶液，取50 mL倒入石英試管。然后，在溶液中添加50 mg檸檬酸，并滴加鹽酸調(diào)整重鉻酸鉀溶液的pH為2.00。再添加50 mg待測光催化劑即可。

將石英試管置于光催化反應(yīng)器內(nèi)，安裝紫外光濾波片，開啟溫控裝置、風(fēng)扇和反應(yīng)器，待反應(yīng)0.5 h后，取出適量石英試管內(nèi)混合物并離心備測。后開啟500 W氙燈，在光反應(yīng)0.5 h，1 h，1.5 h，2 h，2.5 h，3 h時(shí)各取出適量石英試管內(nèi)混合物并離心備測。

隨后使用分光光度法測量Cr6+濃度。分光光度法步驟：首先，取已離心待測溶液0.1 mL，稀釋至10 mL；然后加入0.1 ml摩爾比為1∶1的硫酸和磷酸溶液；再加入0.4 mL顯色劑，充分震蕩，5～10 min后，將紫紅色溶液轉(zhuǎn)移到比色皿中測量吸光度；最后使用標(biāo)準(zhǔn)曲線方程換算出Cr6+濃度，進(jìn)而計(jì)算出反應(yīng)速率、反應(yīng)百分比等數(shù)據(jù)并分析。

2.2 XRD分析

(1)400 ℃熱處理的Ti3+自摻雜TiO2和 (2)溶膠凝膠法制備TiO2的XRD譜圖

(1) XRD spectra of Ti3+self-doped TiO2(2) Sol-gel prepared by heat treatment at 400 ℃

圖2上下方垂直線分別表示銳鈦礦TiO2和金紅石TiO2的PDF標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)

Fig. 2 upper and lower vertical lines indicate PDF standard data of anatase TiO2and rutile TiO2, respectively

圖2的下方譜線是溶膠凝膠法(熱處理溫度為400 ℃)制備TiO2的XRD譜圖，上方譜線是由上述TiO2再經(jīng)350 ℃熱還原的Ti3+自摻雜TiO2的XRD譜圖，圖中標(biāo)有各個(gè)衍射峰所對應(yīng)的相，A指銳鈦礦相(Anatase)，R指金紅石相(Rutile)。經(jīng)過對比PDF卡片(銳鈦礦編號(hào)21-1272，金紅石編號(hào)21-1276)，在衍射角為25.32°、37.96°、48.02°、53.94°、62.82°處，分別對應(yīng)銳鈦礦相的(101)(004)(200)(105)(204)晶面；在衍射角為27.34°、35.96°、54.28°、68.96°處，分別對應(yīng)金紅石相的(110)(101)(211)(301)晶面。由圖2可知，無論是400℃熱還原的Ti3+自摻雜TiO2、還是溶膠凝膠法(熱處理溫度為400 ℃)制備TiO2都是以銳鈦礦相為主，銳鈦礦和金紅石共同存在的混合相，說明Ti3+的摻雜并沒有造成明顯的TiO2晶型結(jié)構(gòu)的改變。對比25.4°衍射峰，TiO2的衍射峰比Ti3+自摻雜TiO2的衍射峰強(qiáng)度、峰寬發(fā)生了變化，說明Ti3+自摻雜TiO2的晶粒大小和結(jié)晶度發(fā)生了變化，Ti3+自摻雜TiO2的結(jié)晶度更低。這是由于Ti3+自摻雜TiO2中氧空位和Ti3+的存在，導(dǎo)致了晶體的無序性增加，出現(xiàn)了一定量的混亂態(tài)[14]。除去銳鈦礦相和金紅石相，自摻雜樣品出現(xiàn)了若干衍射峰，沒有特定的PDF卡片與其匹配(圖2中以“°”標(biāo)記處)，Tan等[6]認(rèn)為這種現(xiàn)象是Ti9O17、Ti8O15、Ti3O5等幾種鈦氧化物的混合物造成的，說明自摻雜TiO2產(chǎn)生了氧空位。

2.3 XPS分析

圖3是還原溫度為400 ℃制備的Ti3+自摻雜TiO2的XPS全譜圖。在圖3中可見，樣品中含有Ti、O、C三種元素?？赏茰y，C元素的可能存在有三個(gè)因素：①制備過程中的C元素不完全消耗；②在溶膠凝膠法制備原料過程中，對凝膠進(jìn)行熱處理后，樣品受到C元素污染；③XPS儀器本身受到污染。圖中未出現(xiàn)硼(B)元素的峰，說明NaBH4在洗滌過程已清除。

圖3 Ti3+自摻雜TiO2(還原溫度400 ℃)的XPS全譜圖

Fig.3 XPS full spectrum of Ti3+self-doped TiO2(reduction temperature 400 ℃)

圖4是Ti3+自摻雜TiO2樣品的結(jié)合能為526 eV到536 eV的XPS譜圖。530.18 eV處峰是TiO2的O1s特征峰，同時(shí)在TiO2的O1s特征峰旁，出現(xiàn)了Ti2O3的O1s特征峰。

根據(jù)圖5的Ti3+自摻雜TiO2的XPS在450 eV到475 eV的XPS譜圖，清晰可見Ti3+自摻雜TiO2的Ti 2p 1/2和Ti 2p 3/2峰分別對應(yīng)的結(jié)合能位于464.58 eV和458.88 eV，這與純TiO2的Ti 2p 1/2和Ti 2p 3/2峰(Ti 2p 1/2峰對應(yīng)的結(jié)合能位于460.0 eV、Ti 2p 1/2峰對應(yīng)的結(jié)合能位于453.9 eV)所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合能相比，Ti3+自摻雜TiO2的峰位均向高結(jié)合能方向偏移，這是由于在Ti3+自摻雜的作用下，Ti周圍的電子產(chǎn)生了變化。此外，在結(jié)合能為457 eV左右時(shí)，出現(xiàn)了Ti2O3的2p峰，說明了樣品含有Ti3+。

圖4 Ti3+自摻雜TiO2(還原溫度400 ℃)樣品O1s的XPS譜圖

Fig.4 XPS spectrum of Ti3+self-doped TiO2(reduction temperature 400 ℃) sample O1s

圖5 Ti3+自摻雜TiO2(還原溫度400 ℃)樣品的Ti2p的XPS譜圖

Fig.5 XPS spectrum of Ti2p in Ti3+self-doped TiO2(reduction temperature 400 ℃) sample

2.4 PL分析

圖6是運(yùn)用溶膠凝膠法制備，P25和熱處理溫度分別為400 ℃、450 ℃、500 ℃、550 ℃的TiO2的熒光光譜譜圖。圖7是熱還原溫度為350 ℃、400 ℃的Ti3+自摻雜TiO2以及熱處理溫度為450 ℃的熒光光譜譜圖。由圖6可知，不同溫度熱處理制備的TiO2，其PL譜圖的峰型是基本一致。取450 nm的發(fā)射光，其發(fā)射強(qiáng)度按從大到小所對應(yīng)的樣品依次排列為TiO2-P25、TiO2-400、TiO2-550、TiO2-500、TiO2-450。在激發(fā)光波長為450 nm以下時(shí)，TiO2-550、TiO2-500、TiO2-450的發(fā)射強(qiáng)度很接近，在激發(fā)光波長為450 nm以上時(shí)，TiO2-450保持為最小發(fā)射強(qiáng)度。上述說明純TiO2的熒光發(fā)射機(jī)制基本一致，在光生空穴-電子對的復(fù)合的角度來說，TiO2-450樣品的光生空穴-電子對的復(fù)合率更低一些，造成在激發(fā)光下，其發(fā)射光強(qiáng)度更低。為了更好地顯示自摻雜TiO2的熒光光譜譜圖，圖7取了TiO2-450樣品與熱還原溫度為350 ℃、400 ℃的Ti3+自摻雜TiO2進(jìn)行對比。由圖7可見，熱還原溫度為350 ℃(記為B-TiO2350，B指代“黑色自摻雜樣品”，下同)400 ℃(記為B-TiO2400)的Ti3+自摻雜TiO2的PL譜線形狀基本一致，與純TiO2的譜線差別很大；純TiO2的熒光發(fā)射強(qiáng)度在大部分波長大于自摻雜樣品，說明自摻雜手段改變了內(nèi)部缺陷的構(gòu)成，抑制了光生空穴-電子對的復(fù)合；B-TiO2400的發(fā)射強(qiáng)度明顯低于B-TiO2350，說明樣品B-TiO2400的光生空穴-電子對的復(fù)合率更低，即光子轉(zhuǎn)換效率更高。

圖6不同溫度熱處理的純TiO2以及P25的PL譜圖

Fig.6 PL spectra of pure TiO2and P25 heat treated at different temperatures

圖7 不同類型的TiO2的PL譜圖Fig.7 PL spectrum of different types of TiO2

2.5 表面積和孔結(jié)構(gòu)分析

樣品的表面積分析使用BET模型。圖8是P25 TiO2和Ti3+自摻雜TiO2(編號(hào)為B-TiO2)樣品的氮?dú)馕摳降葴鼐€。由圖8可知，兩條氮?dú)馕摳降葴鼐€均屬于Ⅳ型，因?yàn)槲摳角€不重合且脫附在吸附的上方；說明樣品均屬于介孔結(jié)構(gòu)。表3是各樣品的BET比表面積和孔徑數(shù)據(jù)，可見P25 TiO2的比表面積達(dá)到60 m2·g-1左右，高于自摻雜TiO2，Ti3+自摻雜TiO2樣品的較低比表面積的成因可能是：熱處理時(shí)間長，晶粒在高溫作用下長大。

圖8 P25 TiO2和自摻雜樣品的氮?dú)馕摳降葴鼐€與孔徑分布圖

Fig.8 Nitrogen adsorption and desorption isotherms and pore size distribution of P25 TiO2and self-doped samples

表3 各樣品的BET比表面積和孔徑Tab.3 BET specific surface area and pore size of each sample

2.6 光催化還原Cr6+性能測試

本實(shí)驗(yàn)使用不同的還原溫度所制備的Ti3+自摻雜TiO2，分別編號(hào)為B-TiO2X(X=350、400、500，以表示還原溫度)，并與P25進(jìn)行對比測試樣品對Cr6+的光催化還原性能。光反應(yīng)過程中使用濾波片濾去紫外線波段光。圖9是不同樣品的Cr6+光催化還原曲線，橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是歸一化的Cr6+濃度?？梢?，自摻雜TiO2對可見光有良好的響應(yīng)。180 min時(shí)，B-TiO2X(X為熱還原溫度，X=350、400、500；B指“黑色自摻雜樣品”，下同)以及P25對Cr6+的光催化還原率分別為32.8%、96.8%、94.3%、100%。在自摻雜樣品中，B-TiO2350的光催化還原效率最差，3 h的還原效率未超過1/3；而B-TiO2400、B-TiO2500的光催化還原效率軌跡基本一致，但明顯可見三個(gè)自摻雜樣品的光催化還原效果均低于P25。

圖9 不同樣品的Cr6+光催化還原曲線

Fig.9 Cr6+photocatalytic reduction curves of different samples

根據(jù)一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：

(3)

即可通過對圖2.9的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后擬合由斜率得出反應(yīng)速率常數(shù)k，反應(yīng)速率常數(shù)k可以直觀反映反應(yīng)速度的快慢。根據(jù)計(jì)算，圖9中的不同的樣品的Cr6+光催化還原反應(yīng)速率從大到小排列依次是：P25、B-TiO2400、B-TiO2500、B-TiO2350。這說明B-TiO2400與B-TiO2500樣品相比，B-TiO2400光催化還原Cr6+的能力略高于B-TiO2500，而樣品TiO2350的光催化還原速率僅為B-TiO2400、B-TiO2500的1/3左右，推斷這是由于自摻雜時(shí)的還原溫度較低，沒能生成較高密度的Ti3+和氧空位，無法捕獲空穴，導(dǎo)致光生電子-空穴對易復(fù)合，這一點(diǎn)在PL譜圖(圖7)上也能體現(xiàn)。對于P25的高光催化還原性能，可能是以下原因造成的：P25經(jīng)過表面改性，其比表面積(約60 m2/g)遠(yuǎn)大于自摻雜TiO2(約30 m2/g)，且不易團(tuán)聚，造成P25與反應(yīng)物的接觸面積大于其他樣品，故其反應(yīng)速率較大。

3 結(jié)論

本文主要使用了固相高溫局部還原的方法制備Ti3+自摻雜TiO2。選用溶膠凝膠法自制的純TiO2與一定量的NaBH4在惰性氣氛下一定溫度一定時(shí)間下充分反應(yīng)，利用NaBH4的還原性質(zhì)，制備得Ti3+自摻雜TiO2樣品。并針對不同條件下制備而得的樣品進(jìn)行表征分析與性能檢測，討論Ti3+自摻雜TiO2的光催化性能以及造成如此光催化性能的原因。并得出以下結(jié)論：

1)在固相高溫局部還原過程中，NaBH4作為還原劑，高溫下發(fā)生還原反應(yīng)，形成Ti3+缺陷和氧空位。由XRD分析可知，固相高溫局部還原后，產(chǎn)物與原料的晶型保持一致，衍射峰未發(fā)生偏移，但是在晶粒大小和結(jié)晶度上發(fā)生了變化。這是由于自摻雜生成了Ti3+和氧空位導(dǎo)致了晶體的無序性增加，形成無序態(tài)。Ti3+自摻雜TiO2中Ti的XPS峰位向高結(jié)合能方向偏移，這是由于在Ti3+自摻雜的作用下，Ti的周圍的電子發(fā)生了變化，因此造成了偏移。

2)實(shí)驗(yàn)制備的Ti3+自摻雜TiO2對可見光均有良好響應(yīng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在其他條件相同的情況下，以400 ℃為自摻雜還原溫度的樣品在熒光光譜和光催化還原Cr6+的表現(xiàn)突出，熒光光譜中的發(fā)射強(qiáng)度比其他樣品更低，說明該樣品的光生空穴-電子復(fù)合率低，光催化還原Cr6+的速率相較其他自摻雜樣品更大，可以認(rèn)定400 ℃是自摻雜還原的最適溫度。

3)實(shí)驗(yàn)制備的Ti3+自摻雜TiO2表現(xiàn)出了良好的對Cr6+光催化還原的性能。在3 h時(shí)，B-TiO2X(X=350、400、500)對Cr6+的光催化還原率分別為32.8%、96.8%、94.3%，說明自摻雜TiO2可以在短時(shí)間內(nèi)利用太陽光對Cr6+進(jìn)行高效率還原，在此充當(dāng)光催化劑的角色。因此，Ti3+自摻雜TiO2可以用于污染的水源，具有高效凈水的性能，對環(huán)境保護(hù)和環(huán)境再生具有實(shí)際意義。但是，自摻雜TiO2的光催化還原Cr6+的性能對比P25較弱，原因是P25的比表面積較大，且在水中易分散。因此Ti3+自摻雜TiO2須在這一方面進(jìn)行改進(jìn)，提高粉體的比表面積，減少團(tuán)聚，增大在水中的分散程度，從而達(dá)到更高的光催化性能。