納米二氧化鈦的制備方法與應(yīng)用研究進(jìn)展*

王淑榮,劉展晴

（渭南師范學(xué)院 化學(xué)與材料學(xué)院,陜西渭南714000）

納米二氧化鈦是目前用的最為廣泛的納米材料之一，是一種新型的無(wú)機(jī)材料。主要具備以下的優(yōu)勢(shì)：如沒(méi)有毒性且具有較好的白度和光亮度等特點(diǎn)，因此常用于涂料、塑料、化妝品等方面；同時(shí)因其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、生物相容性好，而被廣泛應(yīng)用于抗菌除臭[1]等領(lǐng)域。而它與常規(guī)固體所具有的特性（光、熱、電、磁）不同，它是以其獨(dú)特的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等新特性廣泛應(yīng)用在眾多領(lǐng)域。如今人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境保護(hù)，對(duì)環(huán)境治理有重要作用的光催化技術(shù)的研究也變得空前高漲。因此制備高光催化性能的納米二氧化鈦也變得尤為重要。本文將對(duì)納米二氧化鈦顆粒的基本結(jié)構(gòu)及制備方法進(jìn)行了總結(jié)歸納。

1 二氧化鈦結(jié)構(gòu)

二氧化鈦屬于鈦的一種兩性化合物，根據(jù)其晶體結(jié)構(gòu)的不同，一般可分為以下三種：銳鈦礦型、金紅石型、板鈦礦型，其中前兩種屬于四方晶系，八面體結(jié)構(gòu)，較為常見(jiàn)；而屬于正交晶系的板鈦礦型由于難以合成，則相關(guān)的研究較少。金紅石型和銳鈦礦型的TiO2結(jié)構(gòu)中的每個(gè)Ti4+均被6個(gè)O2-所包圍，但二者由于每個(gè)八面體的扭曲度不一樣，從而使二者的對(duì)稱性和鍵長(zhǎng)不同，進(jìn)而造成了2種晶型具有不同的密度和電子能帶結(jié)構(gòu)，在該比較過(guò)程中，金紅石型二氧化鈦所表現(xiàn)出的特性如密度、硬度、折射率等更為具有優(yōu)勢(shì)[2]。另外，二者不同的波長(zhǎng)所吸收的光子的能量也將不同，繼而產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)的氧化能力也會(huì)產(chǎn)生差異，最終影響二氧化鈦的光催化活性。

2 納米二氧化鈦的制備方法

在制備過(guò)程中，研究人員根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)的不同，總結(jié)出了多種制備方法。如氣相法、液相法[3]、固相法等。目的是以適當(dāng)?shù)闹苽浞椒ㄖ苽涑鲂阅芨觾?yōu)良的材料，充分發(fā)揮材料的利用率與高效率。

2.1 氣相法

氣相法是指在真空條件下，利用各種手段將物質(zhì)轉(zhuǎn)變成氣體，繼而再通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)方法，使物質(zhì)在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理變化或化學(xué)反應(yīng)，最后經(jīng)過(guò)冷卻的處理手段制備出納米粒子的方法。因?yàn)樵谠撨^(guò)程中會(huì)發(fā)生化學(xué)或物理變化，所以分為物理氣相沉積法[4]和化學(xué)氣相沉積法[5]，但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作中，這兩種氣相法各有優(yōu)缺點(diǎn)且各有不同。其中，物理氣相沉積法的優(yōu)點(diǎn)更為明顯，其能有效避免化學(xué)反應(yīng)的出現(xiàn)，制備出的納米粉體具有高純度、顆粒分散性極好、粒徑小、分布窄等優(yōu)點(diǎn)；而缺點(diǎn)也很明顯，沉積速度非常慢，晶體缺陷密度高，膜中雜質(zhì)多，總之便是成本高回收率低。施利毅等[6]利用氣相法在制備納米二氧化鈦的過(guò)程中，通過(guò)研究顆粒粒徑和晶體類(lèi)型，結(jié)果顯示：將反應(yīng)條件的預(yù)熱溫度升高可以更好地成核，同時(shí)還具有粒徑小和窄分布等特點(diǎn)。馮天英等人[7]使用高頻等離子體實(shí)驗(yàn)方法制備出一種外形類(lèi)似球狀，晶型是銳鈦礦型與金紅石型的混合晶型的納米二氧化鈦，其粒徑大小只有20nm～60nm。因此，化學(xué)氣相沉積法廣泛應(yīng)用于制備半導(dǎo)體、氧化物、氮化物以及碳化物等納米薄膜材料。

2.1.1 霧化水解法

霧化水解法是指利用鈦醇鹽作為反應(yīng)物，然后借助一些靜電超聲等手段將反應(yīng)物霧化成極其微小的液滴，再隨載氣一同進(jìn)入到反應(yīng)器中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的水解反應(yīng)后，最后得到產(chǎn)物的一種實(shí)驗(yàn)操作方法。該法常常與凝膠法融合使用，該方法的主要原理如下：經(jīng)過(guò)霧化的液滴水解后得到膠狀體，最后通過(guò)烘干得到粉末。Ahonen等[8]做的實(shí)驗(yàn)便是先將其液滴霧化，后進(jìn)行水解，使其在顆粒的特定范圍內(nèi)獲得相應(yīng)的膠狀體，最后放入烘箱，且輔以合適的熱處理手段，得到所需產(chǎn)物。這種方法的優(yōu)勢(shì)明顯在于：顆粒有良好的分散性和提純性，而且顆粒的大小也容易控制，有效地縮短時(shí)間成本，使生產(chǎn)更加高效有序地進(jìn)行。但劣勢(shì)也有一些不容忽視的方面：若實(shí)驗(yàn)條件中的溫度控制不當(dāng)，必要時(shí)可加以高溫煅燒等手段，以此達(dá)到結(jié)果所需，獲得理想的產(chǎn)物晶型。

2.1.2 擴(kuò)散火焰法

擴(kuò)散火焰法是指燃料與空氣分別從燒嘴噴出，或燃料由燒嘴噴入空氣中，借助擴(kuò)散，互相混合而燃燒的一種方法。該方法的主要反應(yīng)原料為：鈦醇鹽、燃料氣體、氧氣。劉秀紅等[9]對(duì)該方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，其過(guò)程如下：準(zhǔn)備一個(gè)火焰反應(yīng)器，將鈦醇鹽加入其中，反應(yīng)一段時(shí)間后，讓燃料氣體通過(guò)出口釋放到空氣中，最后經(jīng)擴(kuò)散使其相互混合而達(dá)到燃燒的目的，但需注意的是，與此反應(yīng)的同時(shí)，氣相的氧化作用和水解作用也會(huì)相繼產(chǎn)生，最后再經(jīng)過(guò)結(jié)晶成核、物質(zhì)長(zhǎng)大、轉(zhuǎn)化晶體結(jié)構(gòu)等過(guò)程得到最終產(chǎn)物。例如：典型的P25便是Degussa公司通過(guò)TiCl4氫氧火焰法而制出來(lái)的。同樣，美國(guó)Cabot公司[9]利用此方法制備出的納米二氧化鈦粉末則相對(duì)比較精細(xì)。從以往研究學(xué)者的歷史經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，要想制備出具有優(yōu)異性能的銳鈦礦，則必須將反應(yīng)器火焰的溫度控制在1000℃～1700℃范圍內(nèi)，制得的產(chǎn)量最高，粒徑最為均勻。此方法制備納米二氧化鈦的優(yōu)點(diǎn)為：提純性好，顆粒直徑小，分散性高；缺點(diǎn)為：反應(yīng)過(guò)程需要較高的溫度和代價(jià)較高的生產(chǎn)成本，而且反應(yīng)要用特定的材質(zhì)。

2.1.3 氣相合成法

氣相合成法是指將反應(yīng)原料在溫度1800℃的條件環(huán)境下按一定的比例放入水解爐中高溫水解，由此便可得到TiO2的氣溶膠，然后經(jīng)聚集冷卻器和脫酸爐脫酸的處理的一種方法。其中，在反應(yīng)過(guò)程中我們應(yīng)注意原料TiCl4的獲取非常容易，而且具有可揮發(fā)、易水解等特點(diǎn)，除此以外，產(chǎn)品不需要經(jīng)過(guò)粉碎，便能使其提純效率提高，并使生成粒子的凝聚現(xiàn)象也隨著物質(zhì)濃度的降低而減少，因此該氣相產(chǎn)物 TiO2的優(yōu)點(diǎn)為：制備出的產(chǎn)物既有不同的比表面，且表面齊整，純度高、顆粒集中分布等特點(diǎn)，使之的晶型也將不同。1941年德國(guó) Degussa公司率先采用該方法從而得到氣相產(chǎn)物二氧化鈦。

2.1.4 氣相沉積法

氣相沉積法是一種沉積金屬和沉積碳、氮、氧、硼等形成的化合物的非常普遍的表面改性方法。魏培海等[10]對(duì)該方法進(jìn)行了探究驗(yàn)證，其實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：選取適量的Ti(OC4H9)4為反應(yīng)物，將其置于溫度環(huán)境為120℃的條件下，并通入一定量的氮?dú)獬洚?dāng)載體作用，使反應(yīng)物在載氣的協(xié)同下進(jìn)入TiO2反應(yīng)器，最終再利用金屬氣相沉積的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)反應(yīng)，結(jié)果便可沉積出適量的TiO2薄膜。另外, 曹亞安等[11]研究表明，制備出的TiO2納米粒子薄膜若是采用等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法，則制備出的產(chǎn)物質(zhì)量更加優(yōu)良，其步驟簡(jiǎn)單分為以下兩步：先將O2和TiCl4為作為反應(yīng)前體,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的沉積后，在ITO表面析出了TiO2納米粒子膜?；瘜W(xué)氣相沉積法的優(yōu)點(diǎn)在于：薄膜質(zhì)量較好，還可以在任何的耐溫基底上鍍膜，但該方法也有一定的不足：鍍膜設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，并需要嚴(yán)格控制基底的溫度。

2.2 液相合成法

2.2.1 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是指在制備過(guò)程中以金屬有機(jī)化合物（主要是金屬醇鹽）和部分無(wú)機(jī)鹽為前驅(qū)體，首先將前驅(qū)體溶于溶劑（水或有機(jī)溶劑）形成均勻的溶液，接著溶質(zhì)在溶液中發(fā)生水解，水解產(chǎn)物縮合聚集成溶膠粒子，然后再進(jìn)一步聚集生長(zhǎng)成凝膠的方法。雷育紅等[12]描述了其反應(yīng)過(guò)程：選取純度較高的有機(jī)鈦酸丁脂[Ti(OC4H9)4]為主要反應(yīng)原料，并將無(wú)水乙醇作為反應(yīng)溶劑，按照原料物質(zhì)的量比n[Ti(OC4H9)4]:n[EtOH]:n[H2O]=3:4:3的比例進(jìn)行水解反應(yīng)，從而得到穩(wěn)定的TiO2凝膠。若要將其從凝膠變?yōu)榉垠w，還需進(jìn)行干燥、保溫、冷卻等處理，最后再經(jīng)研磨后即可得到納米二氧化鈦粉體?？傮w而言，該法經(jīng)水解、縮聚以及熱處理等環(huán)節(jié)制備出性能優(yōu)異的材料。劉國(guó)奇等[13]也用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：用鈦酸丁酯作為實(shí)驗(yàn)原料，異丙醇為反應(yīng)溶劑，并輔以蒸餾水進(jìn)行水解，以得到質(zhì)地均勻的溶膠，再進(jìn)一步進(jìn)行濃縮干燥，獲得二氧化鈦微粒。此外還需值得注意的是必須用鹽酸、硝酸等抑制劑來(lái)控制反應(yīng)速度（由于該過(guò)程會(huì)極速水解，速率過(guò)快）。當(dāng)然，該方法也有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，即優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)過(guò)程容易操作可控，且制備出的粉體粒徑小、純度高，并有良好的化學(xué)均勻性，也不會(huì)產(chǎn)生廢液等副反應(yīng)，尤其可以制備傳統(tǒng)方法所不能制備或難制備的產(chǎn)物，是目前制備納米TiO2最普遍的一種方法；但缺點(diǎn)則是凝膠顆粒極易產(chǎn)生團(tuán)聚效應(yīng)、燒結(jié)性差、干燥收縮性大。

2.2.2 液相沉積法

液相沉積法主要是指在原料液中加入適量的沉淀劑進(jìn)行反應(yīng),以此用來(lái)沉淀溶液中的陽(yáng)離子,再讓沉淀經(jīng)過(guò)去離子水的過(guò)濾作用和洗滌作用,最后再放入干燥箱中進(jìn)行烘干,以此制備出納米顆粒的一種方法。此方法的主要原理是利用堿類(lèi)物質(zhì)和鈦鹽溶液發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)來(lái)制備出不同晶型的納米二氧化鈦粉體。一般的鈦鹽常常選用以Ti(SO4)2和TiCl4作為反應(yīng)產(chǎn)物,實(shí)驗(yàn)過(guò)程還需過(guò)濾、洗滌、烘干、煅燒等相關(guān)的工藝處理。趙敬哲等[14]為了使實(shí)驗(yàn)操作更加簡(jiǎn)便,省去了高溫煅燒的處理步驟,采用一步合成的方法,直接從液相制備出了納米二氧化鈦粉體,其晶體結(jié)構(gòu)為金紅石型,這種方法可以有效地避免因燒結(jié)而產(chǎn)生粒子硬團(tuán)聚的現(xiàn)象。而伍良英等[15]制出的鈦白顏料卻是采用硅鋁復(fù)合包膜法的方法,顏料中的顏色消退力既不會(huì)減少,而且產(chǎn)品的耐候性也能大大提升。液相沉積法制備出的二氧化鈦的優(yōu)點(diǎn)為：操作工藝簡(jiǎn)單易行、原料價(jià)格合適且容易獲得；但不足之處在于：粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象較為嚴(yán)重,提純率低、浪費(fèi)原料、工藝流程周期過(guò)長(zhǎng)等。

2.2.3 陰極電沉積法

陰極電沉積法主要是指在含有硝酸鹽的酸性溶液中電沉積一些金屬如Ni、Co、La 、Cr的氧化膜的一種方法。主要依據(jù)下面的電極反應(yīng)進(jìn)行制備：NO3-+6H2O+8e-→NH3+9OH-，李宗任等[16]是將鈦粉作為反應(yīng)原料,使用H2O2和氨水作為反應(yīng)溶劑,二者經(jīng)溶解作用后形成溶膠,再將硫酸加入該溶膠中,生成硫酸氧鈦,最后再將硝酸鉀溶液加入其中,并用硝酸和氨水保證溶液的pH值為1～3,反應(yīng)一段時(shí)間后，即陰極電極沉積溶液形成。Minoura 等制備的TiO2薄膜則是直接采用TiOSO4作為反應(yīng)原料,用陰極電極沉積法直接獲得,并將制得的TiO2薄膜進(jìn)行SEM 測(cè)試，結(jié)果顯示薄膜呈多孔性。此外,TiO2電極用染料進(jìn)行敏化后能顯著提高光電流轉(zhuǎn)化率。

2.2.4 噴霧熱分解法

噴霧熱分解法是指用有機(jī)鈦化物作為反應(yīng)物,一般常選取雙（2,4-戊二酮）氧化鈦或乙酰丙酮氧化鈦,再用乙醇溶液作為反應(yīng)溶劑,使其反應(yīng)物在反應(yīng)溶劑中充分溶解,讓所形成的溶液再經(jīng)過(guò)超聲等手段發(fā)生霧化,并使其噴涂到正在加熱的基片的速度保持恒定的一種方法。不難發(fā)現(xiàn),噴霧熱分解法與化學(xué)氣相沉積技術(shù)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程大同小異。不同之處在于前者依靠直接沉積在基片上的固體微粒作為反應(yīng)物,而化學(xué)氣相沉積技術(shù)必須經(jīng)過(guò)化合物的氣相分解反應(yīng)才能形成微粒。噴霧熱分解的優(yōu)點(diǎn)是:實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)環(huán)境都比較容易實(shí)現(xiàn),能在高的沉積速度下獲得粒徑分布均勻的薄膜微粒,而且對(duì)薄膜的組分也能方便控制。除此之外,采用水解沉淀法制備的納米TiO2粉體,粉體的物相組成會(huì)隨著沉淀劑的不同或以不同比例混合的沉淀劑而發(fā)生變化。例如：用噴霧熱分解法可制備 TiO2薄膜；目前美國(guó)皮爾金頓公司已制備出的TiO2自清潔玻璃正是通過(guò)噴霧熱分解法來(lái)得以實(shí)現(xiàn)的。

2.2.5 熱水解法

熱水解法是將TiOSO4作為反應(yīng)原料進(jìn)行熱水解的方法,以此制備出納米TiO2,在該水解過(guò)程中應(yīng)注意控制TiO2濃度在190 g/L～230 g/L,水解一段時(shí)間后偏鈦酸發(fā)生沉淀,等到完全沉淀之后再將其過(guò)濾,并將該沉淀反復(fù)用水洗滌以去除沉淀中的SO42-離子,同時(shí)將pH值調(diào)節(jié)到8,經(jīng)過(guò)過(guò)濾,然后靜置一段時(shí)間后,形成后的濾餅再經(jīng)過(guò)去離子水的漂洗后,再將其烘干,煅燒,最后通過(guò)研磨可獲得超細(xì)TiO2粉末。從實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)看：將溫度調(diào)控到160℃可獲得多孔型、比表面積為170m2/g的TiO2粉末,而且制備出的TiO2粉末顆粒粒徑小于20nm。Kasuga等[17]也是利用該方法，在溫度為110℃的水熱反應(yīng)釜中，加入納米二氧化鈦和氫氧化鈉，經(jīng)20h的反應(yīng)時(shí)間,從而制備出了二氧化鈦納米管;而Feng等[18]卻是用氯化鈦和飽和氯化鈉作為反應(yīng)原料，并將實(shí)驗(yàn)溫度控制在160℃下，經(jīng)過(guò)2h的水熱反應(yīng),成功制備出二氧化鈦納米棒。

2.3 固相法

2.3.1 固體混合法

固體混合法是指用二氧化鈦和分子篩作為反應(yīng)原料，然后將其二者一同放入到研缽中，同時(shí)還需要無(wú)水乙醇的輔助添加作用一起研磨，再通過(guò)干燥、烘干、煅燒等熱處理得到所需產(chǎn)物的方法。張向超等[19]利用高能球磨方法，采用FeTiO3作為反應(yīng)原料，最終制得了純度高的金紅石型二氧化鈦。他們用的這種制備方法不僅操作起來(lái)簡(jiǎn)單易行，制備出的顆粒也甚為均勻，而且對(duì)環(huán)境的污染程度較輕，除此以外，制備出的二氧化鈦的化學(xué)性質(zhì)還比較穩(wěn)定，有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。

2.3.2 直接焙燒法

直接焙燒法是利用白炭黑和Ti(SO4)2作反應(yīng)物，然后加入反應(yīng)溶劑為水和聚乙烯醇的混合液，加熱一段時(shí)間后，通過(guò)冷卻，用玻璃棒攪拌為糊狀，使用干燥箱將其完全干燥，最后經(jīng)過(guò)研磨制得二氧化鈦粉體。林元華等［20］用碳酸鋅包覆Ti(OH)4作為實(shí)驗(yàn)原料，采用直接焙燒法，焙燒生成ZnTiO3，這種方法可以有效地形成金紅石型的二氧化鈦，而且反應(yīng)條件不會(huì)太過(guò)苛刻，比如：可以在低溫發(fā)生實(shí)驗(yàn)反應(yīng)，有效地抑制二氧化鈦顆粒大小的生長(zhǎng)，不會(huì)發(fā)生聚集在一起的現(xiàn)象。

該方法主要包括熱解法、氧化還原法、高能球磨法三種方法。章金兵[21]等對(duì)熱解法的過(guò)程做了如下探究：將TiOSO4·2H2O和Na2C2O4作為反應(yīng)物，反應(yīng)得到草酸氧鈦產(chǎn)物，然后將其加熱到500℃，進(jìn)行充分熱分解，經(jīng)過(guò)2h后，最后純化得到納米TiO2。并且通過(guò)XRD檢測(cè)對(duì)二氧化鈦?zhàn)隽诉M(jìn)一步的表征分析，結(jié)果顯示，二氧化鈦粉體的粒徑大致都在25nm左右。這種方法因其易操作的簡(jiǎn)易性而得到人們的青睞，但劣勢(shì)是：得到粉體的顆粒直徑分布較為寬泛，材料品質(zhì)較為粗糙。

3 納米二氧化鈦的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 用作傳感器材料

該用途發(fā)揮的主要領(lǐng)域是用在汽車(chē)尾氣傳感器，目的是為了檢測(cè)汽車(chē)尾氣中含有的氮?dú)夂?，一方面控制碳氧化物和氮氧化物造成的尾氣污染，另一方面還可以提高汽車(chē)中發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,陳杰山等[22]對(duì)該應(yīng)用作了具體闡述。此外，該傳感器還可用于檢測(cè)一些可燃性氣體，如H2、CO等，而且目前研制成功的電阻型TiO2半導(dǎo)體氧傳感器價(jià)格適中，體積輕巧，便于攜帶，已經(jīng)受到了人們的青睞。

3.2 用作光催化劑

目前，已經(jīng)有部分研究人員發(fā)現(xiàn)某些金屬與二氧化鈦載體之間有著不可分割的聯(lián)系，并進(jìn)行了一系列驗(yàn)證，其中以閆華甫等[23]為代表做出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示，用TiO2作載體的活性比γ-Al2O3作為載體的催化活性高。當(dāng)二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋瘎r(shí)，極難分解的有機(jī)物也將變得容易降解；此外，當(dāng)二氧化鈦?zhàn)鳛榘雽?dǎo)體時(shí)，它的帶隙為3.2eV,在太陽(yáng)光下進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)7.1%，還能作為添加劑有效防止紫外線對(duì)人皮膚的照射。

3.3 用于空氣凈化

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大氣污染不斷加劇以及家用電器的過(guò)度使用，隨之對(duì)應(yīng)的環(huán)境污染問(wèn)題不容忽視。因此，如何凈化空氣、優(yōu)化環(huán)境引起人們的高度重視，而TiO2光催化降解技術(shù)能有效解決這些問(wèn)題，光催化技術(shù)則是在常溫、常壓下，利用空氣中的氧氣，將其作為氧化劑，以便使空氣得到凈化的一種常用的空氣凈化方法。此外，我們還應(yīng)遏制住有害氣體的主要來(lái)源，通過(guò)改善源頭也能有效使空氣質(zhì)量得到改善，而關(guān)于這個(gè)來(lái)源主要有兩個(gè)方面:大氣污染氣體和室內(nèi)空氣污染，大氣污染主要是來(lái)自工業(yè)處理時(shí)所排放的廢氣、氮氧化物等，而我們可利用納米TiO2進(jìn)行氧化反應(yīng)合成硝酸，從而在降雨的過(guò)程中被去除，有效降低污染；室內(nèi)的有害氣體主要來(lái)自于室內(nèi)裝潢、生活排污所產(chǎn)生的如甲醛、氨氣等，這些氣體對(duì)人體危害較大。古政榮等[24]制備出的活性炭-納米TiO2光催化凈化網(wǎng)能提高空氣質(zhì)量恰巧是利用了二氧化鈦對(duì)物質(zhì)有一定降解性的特性。該制備原理簡(jiǎn)單概括為：用特定的方法在特定的載體上制備出合適的光催化劑薄殼層，方法選用浸涂法，載體選取具有直通孔的成型支承體膠粘活性炭為復(fù)合載體。由上可知，納米二氧化鈦提高空氣質(zhì)量主要是通過(guò)降低物質(zhì)的濃度來(lái)進(jìn)而提高空氣的質(zhì)量。鐘志京等采用旋轉(zhuǎn)涂膜燒結(jié)的方法，在單面拋光硅片上制備了固定相納米TiO2薄膜，進(jìn)一步證實(shí)了光催化下的S與H2O生成H2SO4的反應(yīng)；王淑勤等[25]研究人員對(duì)制備出的TiO2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn) TiO2對(duì)甲醛以化學(xué)方式進(jìn)行吸附時(shí)，其吸附能力在7500℃時(shí)的吸附效率是最高的，還發(fā)現(xiàn)TiO2的吸附效率與光照時(shí)間成正比，即光照時(shí)間越長(zhǎng)，吸附效率越高。

3.4 用于抗菌

面對(duì)周?chē)h(huán)境破壞程度的不斷加劇，研究抗菌功能材料迫在眉睫。經(jīng)過(guò)科學(xué)家的研究分析顯示，納米二氧化鈦材料能夠借助光催化作用有效消滅微生物的恣意生長(zhǎng)，從而降低環(huán)境有害成分的數(shù)量。而抗菌是指在一定程度的光照暴曬下，環(huán)境中的微生物遭到二氧化鈦的抑制作用和殺滅作用。其原理為：經(jīng)過(guò)光照作用而激活的二氧化鈦會(huì)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的電子-空穴對(duì)，而且經(jīng)過(guò)光照后的二氧化鈦在表面也會(huì)吸附一些氧氣分子和氫氧根離子，隨后將其與電子-空穴對(duì)相互作用，以此將形成的兩種自由基經(jīng)激發(fā)后發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，破壞細(xì)菌蛋白質(zhì)中的多肽鏈和糖類(lèi)聚合，最終達(dá)到滅菌的效果。從以往的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，納米二氧化鈦常常對(duì)大腸桿菌、芽桿菌和曲霉的殺滅能力較強(qiáng)。王爽等[26]研究了納米二氧化鈦對(duì)植物有益蠟樣芽胞桿菌的影響，該實(shí)驗(yàn)主要是利用納米氧化鈦光催化滅菌的機(jī)制，先將Fe2+經(jīng)過(guò)特殊處理，將其作為物探劑，結(jié)果顯示叔丁醇能夠清除游離的羥基自由基但不能清除納米顆粒表面的羥基自由基，而甲醇對(duì)兩種自由基均能清除，從而造成不同程度的存活率。也可能是由于其他活性氧成分如H2O2、O2等具有一定的氧化性，同時(shí)也能起到滅菌的作用。由于Fe2+具有特殊的氧化功能，因此常常和二氧化鈦配合使用，這一方法可以減少原料的使用。

4 總結(jié)

對(duì)于納米二氧化鈦顆粒的開(kāi)發(fā)和研究，目前雖然已經(jīng)在很多領(lǐng)域因?yàn)槠湮锘再|(zhì)和光化學(xué)性能非常穩(wěn)定而取得了可觀的成果，就近年發(fā)展來(lái)看，二氧化鈦成為了光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而這一研究方向主要傾向于修復(fù)環(huán)境和替代清潔能源供應(yīng)；但是仍因其顆粒分散性差、開(kāi)發(fā)成本高、與基體的附著力差、持久性等因素制約著發(fā)展，所以在未來(lái)制備工藝的發(fā)展進(jìn)程中，我們不僅要將提高物質(zhì)的特性（如分散性、表面改性）作為研究重點(diǎn)，而且也應(yīng)將生產(chǎn)成本的因素考慮在內(nèi)，盡可能用有限的成本生產(chǎn)出高效的物質(zhì)。另外，還應(yīng)充分利用我國(guó)豐富的鈦資源，讓其擴(kuò)大工業(yè)化的生產(chǎn)，開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的新的制備工藝，還要不斷加強(qiáng)對(duì)納米二氧化鈦的研究，使其能更好地服務(wù)于人類(lèi)。