二氧化鈦基材料光催化降解VOCs 的研究進(jìn)展

馬曉佳，唐學(xué)靜，靳鳳先，沈伯雄，郭盛祺

河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，天津 300401

隨著工業(yè)化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大量揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）排放到大氣環(huán)境中.來(lái)源包括室外的燃料燃燒、汽車(chē)尾氣、工業(yè)廢氣等，以及室內(nèi)的廚房油煙、建筑裝修材料污染等[1].大多數(shù)VOCs 具有令人不悅的特殊氣味，并具有刺激性、毒性、致畸性，甚至致癌作用，特別是苯、甲苯以及甲醛等會(huì)對(duì)人體健康造成巨大危害[2].同時(shí)，VOCs 在一定條件下與氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，引起空氣中臭氧濃度的增加，生成毒性更大的光化學(xué)煙霧，形成光化學(xué)煙霧污染，對(duì)環(huán)境造成巨大破壞[3].針對(duì)大氣中VOCs 的去除，目前工業(yè)常用方法包括吸收-吸附[4-5]、冷凝[6]、生物降解[7]、熱焚燒[8]、催化氧化[9-10]和膜分離[11-12]等.然而，這些方法存在前期投入大、運(yùn)行能耗高、后期處理難度大等問(wèn)題.有鑒于此，開(kāi)發(fā)高效環(huán)保的VOCs 降解新技術(shù)迫在眉睫，這對(duì)于我國(guó)大氣環(huán)境保護(hù)和人民健康安全均具有重要意義.

光催化作為一種新型綠色能源轉(zhuǎn)換技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注[13].由于半導(dǎo)體光催化劑可以在溫和條件下直接利用太陽(yáng)能去除多種環(huán)境污染物，因而該技術(shù)具有低耗、環(huán)保、便捷等先天優(yōu)勢(shì)[14].作為該技術(shù)的核心環(huán)節(jié)，催化劑材料的性質(zhì)直接影響光生載流子的分離效率，決定著污染物的去除能力[15].

自1972 年TiO2的光催化性能被首次發(fā)現(xiàn)以來(lái)[16]，開(kāi)發(fā)具有高效光催化活性的TiO2材料一直是化學(xué)、材料科學(xué)以及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[17].雖然近年來(lái)多種類(lèi)別材料，如過(guò)渡金屬氧化物/硫化物/氮化物[18-20]、碳材料[21]、多金屬氧酸鹽[22]和金屬有機(jī)骨架化合物（MOFs）[23]等同樣被證實(shí)具有獨(dú)特的光催化性能，但綜合催化活性、生產(chǎn)成本、對(duì)環(huán)境安全影響以及環(huán)境穩(wěn)定性等多方面因素考慮，TiO2依然是目前最具大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用前景的光催化材料之一[24].然而，難以利用可見(jiàn)光以及光生電荷分離效率低等弊端始終阻礙其發(fā)展[25].為了尋求突破，科研工作者提出了諸多策略，包括摻雜[26]、半導(dǎo)體復(fù)合[27]、缺陷工程[28]以及晶面工程[29]等.前輩們的不懈努力促使基于TiO2的光催化技術(shù)得到大幅發(fā)展，尤其是在大氣VOCs治理領(lǐng)域，TiO2基催化劑已被證實(shí)具有巨大應(yīng)用潛力[30].盡管目前面向TiO2基光催化材料的綜述已有很多，但尚未有綜述針對(duì)TiO2在VOCs 治理中的成果進(jìn)行總結(jié).

為了進(jìn)一步推動(dòng)TiO2基光催化材料在VOCs領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，本文從TiO2光催化凈化VOCs的原理出發(fā)，對(duì)影響光催化降解VOCs 反應(yīng)的內(nèi)外因素進(jìn)行評(píng)述.在針對(duì)近年來(lái)TiO2材料的改性方法與功能性效果進(jìn)行總結(jié)和歸納的同時(shí)，也對(duì)TiO2基光催化材料未來(lái)的發(fā)展方向提出展望.不僅能為同行的研究提供有益的參考，而且能夠持續(xù)地激發(fā)TiO2相關(guān)光催化領(lǐng)域的創(chuàng)新.

1 TiO2 基光催化降解VOCs 的背景

1.1 光催化降解VOCs 的反應(yīng)機(jī)理

光催化降解VOCs 屬于光催化氧化技術(shù)（PCO），反應(yīng)機(jī)理如圖1 所示，即具有適當(dāng)帶隙能量的半導(dǎo)體材料（例如TiO2）被具有足夠能量的光照射以將電子從價(jià)帶（VB）激發(fā)到導(dǎo)帶（CB）并產(chǎn)生電子-空穴對(duì)（e-和h+).光生電子和空穴隨后與水、表面羥基和O2反應(yīng)，產(chǎn)生活性自由基，如羥基自由基（·OH）和超氧自由基（·O2-）.這些自由基與吸附在催化劑表面的VOCs 分子發(fā)生氧化反應(yīng)，將污染物氧化分解為CO2、H2O 和其他輕質(zhì)副產(chǎn)物.

圖1 TiO2 光催化降解VOCs 的反應(yīng)機(jī)理[31]Fig.1 Reaction mechanism of TiO2 photocatalytic degradation of VOCs[31]

1.2 光催化降解VOCs 的影響因素

VOCs 的光催化氧化過(guò)程復(fù)雜，包括載流子的激發(fā)和遷移、活性自由基的生成和轉(zhuǎn)化以及污染物分子的吸附和活化等多個(gè)步驟，所涉及的反應(yīng)途徑和催化效率會(huì)隨著反應(yīng)條件的不同而變化.各種參數(shù)，如氣體組成、性質(zhì)、濃度、流速、反應(yīng)溫度、催化劑類(lèi)型、比表面積和光強(qiáng)度，都會(huì)影響光催化活性[32].在這里，我們從催化劑自身反應(yīng)特點(diǎn)以及催化反應(yīng)條件等內(nèi)外因兩方面分析光催化降解VOCs 的影響因素.

1.2.1 內(nèi)因

以TiO2為例，作為典型的寬帶隙半導(dǎo)體，TiO2帶隙能量為3.2 eV，它僅能利用太陽(yáng)光占比不足5%的紫外光，這極大地限制了其去除室內(nèi)外VOCs的應(yīng)用能力.在降解過(guò)程中，TiO2吸收近紫外光（波長(zhǎng)λ＜380 nm）產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，電子-空穴對(duì)分離并遷移到TiO2表面位點(diǎn)形成活性氧物質(zhì)進(jìn)而參與反應(yīng).因此，反應(yīng)速率受紫外光吸收能力、電子-空穴分離效率，以及活性氧與吸附在TiO2表面的VOCs 的界面反應(yīng)特性等多個(gè)因素的影響，而TiO2微觀結(jié)構(gòu)，如能帶結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和催化劑表面積等也都會(huì)影響TiO2光氧化VOCs 活性.同時(shí)，光催化劑的用量決定了VOCs 與光催化劑的接觸面積.催化劑的增加可以使催化劑表面積增加，從而有機(jī)物與催化劑接觸幾率增加，促進(jìn)了催化反應(yīng)的進(jìn)行；但當(dāng)投入量過(guò)多時(shí)，催化劑相互覆蓋，厚度增大會(huì)阻擋紫外光的透射深度，還會(huì)引起光的散射，使光催化效果下降，只有適當(dāng)?shù)膭┝坎拍芴岣呔G色可持續(xù)污染物降解的光催化性能.

催化劑的穩(wěn)定性和抗中毒性也是影響光催化氧化VOCs 的重要因素.例如，TiO2在光催化降解甲苯時(shí)，TiO2表面會(huì)形成活性自由基，這些自由基攻擊甲苯形成中間體，苯環(huán)斷裂并進(jìn)一步在TiO2表面產(chǎn)生含氧副產(chǎn)物.隨后，這些產(chǎn)物進(jìn)一步分解成CO2和H2O.其中甲苯氧化形成的副產(chǎn)物化合物的氧化行為會(huì)強(qiáng)烈影響光催化氧化過(guò)程，這些物質(zhì)在TiO2表面的積累抑制了甲苯在TiO2位點(diǎn)上的吸附和反應(yīng)，導(dǎo)致光催化氧化速率迅速降低，進(jìn)而導(dǎo)致光催化劑失活[33]，催化劑的穩(wěn)定性和循環(huán)使用性也會(huì)大大降低.因此，在將TiO2催化劑用于VOCs 的光催化氧化反應(yīng)時(shí)，重要的是設(shè)計(jì)能夠抑制這些副產(chǎn)物化合物的形成的宏微觀結(jié)構(gòu).

1.2.2 外因

（1）入口濃度.催化劑活性位點(diǎn)存在有限吸附容量，當(dāng)VOCs 濃度較低（位于適當(dāng)范圍內(nèi)）且吸附量能滿(mǎn)足吸附需求時(shí)，PCO 去除效率會(huì)有所提高；當(dāng)濃度較高時(shí)，污染物和催化產(chǎn)生的副產(chǎn)物競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)，使得光催化降解能力下降，故PCO 更適合低濃度污染物的降解.

（2）氣體流速.VOCs 降解是通過(guò)光催化劑和氣相之間的傳質(zhì)（而不是表面光化學(xué)反應(yīng)）作為速率決定步驟來(lái)控制的，由于化學(xué)反應(yīng)需要足夠的時(shí)間來(lái)達(dá)到特定的轉(zhuǎn)化水平，因此決定停留時(shí)間效應(yīng)的流速是VOCs 光催化氧化的關(guān)鍵因素，Shayegan 等[34]報(bào)道，增加空氣速度，可以提高VOCs的降解效率；但過(guò)高的空氣流速，使得PCO 過(guò)程的停留時(shí)間減少，進(jìn)而導(dǎo)致PCO 去除效率降低，這種現(xiàn)象的發(fā)生是因?yàn)槲廴疚锖透碑a(chǎn)物降解所需的時(shí)間不夠，它們占據(jù)了催化劑的活性位點(diǎn)，導(dǎo)致催化劑失活.故針對(duì)不同反應(yīng)條件，應(yīng)當(dāng)確定最佳氣體流速優(yōu)化PCO 過(guò)程.

（3）相對(duì)濕度.氣氛中的H2O 分子會(huì)與光催化劑價(jià)帶（VB）中的光生空穴反應(yīng)，生成活性·OH，并進(jìn)一步將VOCs 降解為CO2和H2O，這一過(guò)程在氧化過(guò)程中起著重要的作用.適當(dāng)濃度的水蒸氣可以促進(jìn)光照射下光催化劑表面形成·OH，對(duì)VOCs的光催化氧化產(chǎn)生積極影響；然而，當(dāng)濕度過(guò)高時(shí)，H2O分子與VOCs分子的競(jìng)爭(zhēng)吸附和·OH 的碰撞失活會(huì)導(dǎo)致VOCs 的光催化去除效率降低.Zhang 等[35]報(bào)道了濕度變化對(duì)光催化活性的影響取決于催化表面的類(lèi)型以及不同濕度水平對(duì)副產(chǎn)物產(chǎn)生的影響，TiO2基光催化劑的光催化活性可以在20%～40%的相對(duì)濕度范圍內(nèi)得到優(yōu)化.

1.3 TiO2 降解VOCs 的優(yōu)缺點(diǎn)

在PCO 過(guò)程中，TiO2（特別是銳鈦礦相）已被證明是一種高效無(wú)污染的光催化劑，因?yàn)樗哂休^強(qiáng)的氧化能力和抗光腐蝕性，經(jīng)濟(jì)實(shí)用且無(wú)毒性[36]，盡管有這些積極的屬性，但當(dāng)使用TiO2去除VOCs 時(shí)，仍存在一些缺點(diǎn)，包括對(duì)氣態(tài)污染物的吸附較弱；對(duì)可見(jiàn)光的利用不足，TiO2的寬帶隙使其僅能利用占太陽(yáng)光5%的紫外光區(qū)；以及量子效率較低、光生載流子壽命短.

2 改性TiO2 光催化劑的研究進(jìn)展

為克服上述缺點(diǎn)，人們以拓展光響應(yīng)范圍、提升電子-空穴分離效率、增強(qiáng)催化劑表面對(duì)客體分子吸附活化性能，以及強(qiáng)化其結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定性為導(dǎo)向?qū)iO2進(jìn)行改性，旨在提升其對(duì)VOCs 的光催化降解活性.在此，我們總結(jié)了近些年各種改性方法以及應(yīng)用進(jìn)展.

2.1 摻雜

摻雜是提高TiO2催化效率的有效方法之一.把金屬或非金屬元素引入到TiO2當(dāng)中，會(huì)改變其晶格結(jié)構(gòu).適量的摻雜可能會(huì)降低帶隙，從而允許更高波長(zhǎng)的光被吸收[37].原理是可以在其禁帶中引入雜質(zhì)能級(jí)，使電子接受波長(zhǎng)較大的光激發(fā)后先躍遷到雜質(zhì)能級(jí)，通過(guò)再次吸收能量，由雜質(zhì)能級(jí)躍遷至CB，從而降低受激發(fā)所需的能量.宏觀表現(xiàn)為T(mén)iO2的禁帶寬度被縮短，其可以對(duì)可見(jiàn)光產(chǎn)生響應(yīng)和吸收，光催化反應(yīng)活性被提升.

2.1.1 金屬離子摻雜

金屬摻雜所用金屬離子包括Ti3+自摻雜、過(guò)渡金屬摻雜、貴金屬摻雜和稀土金屬摻雜，用于在TiO2能帶中引入額外的能級(jí)，由于所需受激發(fā)的能量較少，這些摻雜離子水平會(huì)誘導(dǎo)可見(jiàn)光吸收.TiO2帶隙雜質(zhì)水平是通過(guò)用金屬離子取代最接近CB 的Ti4+來(lái)誘導(dǎo)的.電子可以從TiO2的CB 轉(zhuǎn)移到新能級(jí)，也可以被能量小于3.2 eV 的光子從TiO2價(jià)帶激發(fā)到摻雜態(tài).此外，金屬摻雜可以通過(guò)降低電子和空穴的復(fù)合率來(lái)改善電子俘獲.顯然，每種陽(yáng)離子摻雜劑對(duì)光催化活性都有不同的影響，不僅如此，摻雜劑的化學(xué)性質(zhì)、濃度和光催化劑制備過(guò)程中的熱處理等都會(huì)影響PCO 效率，而產(chǎn)生的影響因催化劑制備方法或反應(yīng)條件而異[38].

將TiO2中的部分Ti4+還原為T(mén)i3+，稱(chēng)為T(mén)i3+自摻雜，經(jīng)常被用于增強(qiáng)光催化活性.許多研究小組報(bào)告，Ti3+摻雜的TiO2比原始TiO2的光催化活性更高，因?yàn)門(mén)i3+離子和同時(shí)存在的氧空位可以增強(qiáng)電子傳導(dǎo)性和光吸收，有利于提高光電轉(zhuǎn)換效率.制備Ti3+自摻雜TiO2的常用方法包括在真空或高濃度還原氣體（H2或CO）中加熱TiO2、用強(qiáng)還原劑（NaBH4）還原TiO2以及用高能粒子（電子、Ar+）撞擊TiO2等.Shayegan 等[31]合成了Ti3+自摻雜TiO2微球，在封閉循環(huán)系統(tǒng)中研究了其對(duì)氣相苯（氣體質(zhì)量濃度為648.9 mg·m-3）的光催化氧化性能.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，Ti3+自摻雜的TiO2樣品比未摻雜的TiO2樣品表現(xiàn)出更高的光催化活性.增強(qiáng)的性能歸因于兩個(gè)原因.首先，Ti3+離子的引入顯著降低了電子和空穴的復(fù)合率，提高了吸收光的利用率.其次，Ti3+自摻雜TiO2表面的Ti3+位點(diǎn)抑制了含氧副產(chǎn)物的形成，有效緩解了因副產(chǎn)物累積導(dǎo)致的TiO2光催化劑失活.

除自摻雜外，過(guò)渡金屬摻雜是提高TiO2光催化活性的又一常用手段.摻雜過(guò)渡金屬，如錳（Mn）、鐵（Fe）、銅（Cu）、釩（V）和鎳（Ni），可以減小TiO2帶隙、降低電子和空穴復(fù)合率以及拓展光譜響應(yīng).適量金屬摻雜的結(jié)構(gòu)中，摻雜離子可以充當(dāng)電荷載流子傳輸通道.然而，過(guò)量的摻雜離子可能會(huì)扭曲催化劑的結(jié)晶度并充當(dāng)復(fù)合中心，從而降低PCO 效率.因此，對(duì)最佳摻雜金屬和濃度的研究至關(guān)重要.Fe 是最常用的摻雜劑之一，因?yàn)榱嘏湮籉e3+(離子半徑為65 pm) 的半徑與Ti4+(離子半徑為60.5 pm) 的半徑接近，因此，它可以潛在地結(jié)合到TiO2的晶格中.Saqlain 等[39]和Chen等[40]使用溫度調(diào)節(jié)化學(xué)氣相沉積（TR-CVD）將適量的Fe 加入到TiO2（P25）結(jié)構(gòu)中.實(shí)驗(yàn)證明了Fe-TiO2光催化劑在可見(jiàn)光（400～750 nm）下對(duì)乙醛的催化降解效果優(yōu)異，礦化能力顯著.值得注意的是，該研究實(shí)現(xiàn)了Fe-TiO2光催化劑在商品混凝土表面硬化劑（無(wú)機(jī)黏合劑）作用下被真正用于室內(nèi)和室外的空氣凈化，其易于大規(guī)模生產(chǎn)、高光催化性能和成本效益的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)實(shí)際應(yīng)用也具有潛在的重要意義.

貴金屬和半導(dǎo)體具有不同的費(fèi)米能級(jí)，且金屬的功函數(shù)高于半導(dǎo)體的功函數(shù)，所以?xún)烧呦嗷ソ佑|時(shí)，電子往往會(huì)從半導(dǎo)體向金屬遷移.這種電子跨界轉(zhuǎn)移可以使半導(dǎo)體的電子空穴得到有效的分離.因此，金（Au）、銀（Ag）、鉑（Pt）、鈀（Pd）等貴金屬可以顯著提高TiO2材料的光催化活性，而貴金屬納米粒子則作為捕獲或轉(zhuǎn)移光生電子的中間體.在一些體系中，由于存在表面等離子共振（SPR）效應(yīng)，貴金屬在TiO2表面的沉積可以提高對(duì)可見(jiàn)光的吸收和利用.Yang 等[5]成功合成了核殼結(jié)構(gòu)的Au@TiO2納米粒子，在氣態(tài)甲苯質(zhì)量濃度為1148.1 mg·m-3，可見(jiàn)光輻照（λ＞400 nm）的密閉反應(yīng)器條件下，3 h 內(nèi)Au 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.14%的Au@TiO2降解了57.3%的氣態(tài)甲苯，遠(yuǎn)優(yōu)于純TiO2.光可以在蛋黃殼結(jié)構(gòu)提供的空腔中多次反射和折射，提高光吸收，從而增強(qiáng)Au 的局域表面等離子體共振（LSPR）效應(yīng)，進(jìn)一步縮小結(jié)合能.其次，Au 的存在進(jìn)一步促進(jìn)光生e--h+對(duì)的分離效率.再者，蛋黃殼Au@TiO2提供了巨大的比表面積和眾多的介孔通道，可以增強(qiáng)VOC 的吸收并提供更多的活性位點(diǎn)，促進(jìn)反應(yīng)底物的吸附和擴(kuò)散，有助于提高氣態(tài)甲苯降解效率.另一些體系中，TiO2與貴金屬的接觸會(huì)在界面處形成肖特基勢(shì)壘，由于TiO2的Fermi 能級(jí)較高，CB 上的電子易于遷移到金屬助催化劑表面.光生電子在金屬簇上富集，光生空穴轉(zhuǎn)移到TiO2上，致使光生載流子得到有效分離.Murcia 等[41]合成出Pt 摻雜的TiO2樣品，在氣固光催化流化床反應(yīng)器中，使用不同的反應(yīng)溫度在高光照效率下進(jìn)行光催化氧化乙醇的測(cè)試，Pt 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的Pt-TiO2樣品表現(xiàn)出最優(yōu)異的光催化性能，在80 °C 的反應(yīng)溫度下使98%的乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，這歸功于Pt 在TiO2表面上的分散，金屬中心可以作為光生電子的有效陷阱，在金屬-半導(dǎo)體接觸處形成肖特基勢(shì)壘，降低了電子-空穴的復(fù)合概率，提高了光催化氧化活性.最近，單原子金屬因其最大化原子利用率而引起了普遍關(guān)注.Qu 等[42]制備了原子級(jí)Pt 和MoS2作為負(fù)載在TiO2表面的助催化劑的新組合，可以顯著提高甲苯降解的光催化性能，在固定床反應(yīng)器模擬太陽(yáng)光的條件下，最優(yōu)材料Pt 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%、MoS2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的Pt-MoS2/TiO2光照25 min 后甲苯（氣體質(zhì)量濃度為191.3 mg·m-3）礦化率達(dá)到91.5%，光催化效率比MoS2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的MoS2/TiO2提高58.6%.

由于獨(dú)特的電子、光學(xué)和磁性特性，稀土（Rare earth,RE）元素被研究并應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域.在光催化領(lǐng)域，將稀土離子作為摻雜劑以提高TiO2在液相和氣相中的光降解性能的研究已有出現(xiàn)[43].摻雜稀土離子后的TiO2能帶中會(huì)被引入雜質(zhì)態(tài)（電子結(jié)構(gòu)RE-4f 能級(jí)），易發(fā)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象，材料受到低能量的光激發(fā)，發(fā)射出高能量的光，即經(jīng)波長(zhǎng)長(zhǎng)、頻率低的光激發(fā)，材料發(fā)射出波長(zhǎng)短、頻率高的光，但稀土離子在PCO 過(guò)程中所起的更深入的作用還需要進(jìn)一步研究.稀土作為稀缺資源，應(yīng)該更合理、更高效地使用.為了更有效地利用稀土資源，毫無(wú)疑問(wèn)，研究稀土單原子在提高VOCs 光催化氧化活性和調(diào)節(jié)中間體方面的關(guān)鍵作用具有現(xiàn)實(shí)意義.Chen 等[26]通過(guò)浸漬-煅燒策略將稀土單原子（La，Er）修飾在2D-TiO2納米片的表面.用稀土單原子（La1-TiO2和Er1-TiO2）修飾的TiO2對(duì)鄰二甲苯的氣相降解表現(xiàn)出比純2DTiO2納米片（2D-TiO2）更優(yōu)異的光催化活性.與2D-TiO2相比，稀土單原子修飾的TiO2在比表面積不變的情況下大大提高了對(duì)鄰二甲苯的吸附能力，Er1-TiO2的最大吸附率達(dá)到80%，La1-TiO2的最大吸附率達(dá)到90%，而2D-TiO2的最大吸附率僅為50%，顯然，稀土單原子的存在提高了TiO2的吸附能力.這是因?yàn)橄⊥羻卧犹峁┝祟~外的吸附位點(diǎn)同時(shí)降低了鄰二甲苯的吸附能，從而提高了吸附容量.此外，稀土單原子與氧原子結(jié)合形成的雜化軌道有利于光生電子的快速傳輸和分離，從而提高了光催化降解性能.La1-TiO2和Er1-TiO2樣品還可以減少污染物降解過(guò)程中間體的種類(lèi)，簡(jiǎn)化反應(yīng)路線.這一研究表明單原子對(duì)中間產(chǎn)物的調(diào)制和徹底礦化具有重要作用.

綜上，各種金屬摻雜TiO2的光催化活性可以改善可見(jiàn)光照射下VOCs 的降解.然而，盡管這種摻雜改性的TiO2具有可見(jiàn)光響應(yīng)，但摻雜可能會(huì)導(dǎo)致TiO2多孔表面位點(diǎn)的部分堵塞或顆粒生長(zhǎng)，這將降低材料比表面積和PCO 性能.同時(shí)，金屬摻雜的TiO2催化劑表現(xiàn)出熱不穩(wěn)定性和光腐蝕問(wèn)題，這些問(wèn)題均有待解決.

2.1.2 非金屬離子摻雜

在非金屬摻雜的TiO2體系中，碳（C）、氮（N）、硫（S）、硼（B）和氟（F）等非金屬摻雜劑替代了TiO2晶格中的氧，這有助于擴(kuò)大其光吸收范圍并縮小非金屬摻雜劑p 軌道的帶隙，使得半導(dǎo)體的能帶邊緣向可見(jiàn)光區(qū)移動(dòng)，增加了光子吸收，從而提高了光催化效率.Lincho 等[13]將C 摻雜的P25涂覆于泡沫鎳上，在流動(dòng)反應(yīng)器中紫外光和可見(jiàn)光的驅(qū)動(dòng)下去除室內(nèi)空氣環(huán)境中的甲基乙基酮（MEK）.在模擬真實(shí)室內(nèi)環(huán)境測(cè)試條件下，C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的C-P25 對(duì)MEK 的光降解率最高，相比于P25，C-P25 在紫外光下MEK 去除效率從77%提高到94%，在可見(jiàn)光下從50%提高到67%，MEK 的礦化率增加，副產(chǎn)物顯著減少.此外，結(jié)果表明此反應(yīng)相對(duì)濕度的最佳值對(duì)于可見(jiàn)光-PCO 為20%，對(duì)于紫外光-PCO 為40%.N 是一種理想的非金屬摻雜離子，因?yàn)樗哂械碗婋x勢(shì)和與O 相當(dāng)?shù)脑影霃剑@意味著N 可以很容易地進(jìn)入TiO2晶格，同時(shí)，N 摻雜可以縮小TiO2的帶隙并加速電荷載流子的轉(zhuǎn)移過(guò)程.Khalilzadeh等[44]制備N(xiāo) 摻雜的TiO2納米顆粒以增強(qiáng)TiO2對(duì)乙醛降解的光催化活性，N-TiO2的吸收光譜顯著擴(kuò)展到可見(jiàn)光區(qū)域，可見(jiàn)光光催化活性遠(yuǎn)高于P25，在1000 mL·min-1高流速?lài)妱?dòng)床反應(yīng)器中汞燈下乙醛被完全降解，N-TiO2的高活性可歸因于低帶隙、良好的結(jié)晶、吸收光譜向可見(jiàn)光區(qū)的轉(zhuǎn)移以及新活性位點(diǎn)的形成.

盡管非金屬摻雜光催化劑在PCO 中有很多積極的影響，但非金屬摻雜材料合成過(guò)程大多數(shù)需要高溫高壓，有毒、昂貴、不穩(wěn)定的摻雜前體也是考慮因素，并且過(guò)程中非常容易產(chǎn)生摻雜劑量的減少以及其他氣態(tài)副產(chǎn)物生成的現(xiàn)象，限制了其大規(guī)模生產(chǎn)以及實(shí)際應(yīng)用.

2.1.3 共摻雜

無(wú)論是金屬離子摻雜還是非金屬摻雜，單一元素?fù)诫s都可能增加更多不利的晶格缺陷，導(dǎo)致晶體穩(wěn)定性變差.金屬和非金屬共摻雜體系可以同時(shí)引入具有可觀電荷的電子供體和受體，從而在不改變晶格內(nèi)電荷密度的情況下調(diào)節(jié)電子結(jié)構(gòu)，減少不利缺陷.由于形成了狹窄的中間能級(jí)，共摻雜在可見(jiàn)光區(qū)域引起了強(qiáng)烈的光譜響應(yīng).與單一金屬摻雜相比，雙組分金屬同時(shí)摻雜到TiO2基催化劑中，在光催化反應(yīng)中表現(xiàn)出更有益的效果.

Tian 等[45]通過(guò)溶膠-凝膠法合成了可見(jiàn)光增強(qiáng)的單摻雜和共摻雜TiO2（即Fe/I-TiO2、Fe-ITiO2），F(xiàn)e-I-TiO2有效地減小了微晶尺寸并增加了比表面積.同時(shí)，F(xiàn)e-I-TiO2比純TiO2和Fe/ITiO2具有更多的表面結(jié)合羥基或化學(xué)吸附氧，并且具有更小的帶隙.Fe-I-TiO2表現(xiàn)出最優(yōu)異的光催化性能，對(duì)氣態(tài)苯的去除效率可達(dá)59.38%，高于同條件下的純TiO2(4.72%)、Fe-TiO2(37.35%) 和I-TiO2(45.29%) .

Li 等[7]采用溶劑熱法制備了不同金屬濃度摻雜的TiO2，研究了Bi 摻雜和Bi-Zn 共摻雜TiO2對(duì)光降解氣態(tài)甲苯性能的影響.測(cè)試在光反應(yīng)器中進(jìn)行，甲苯質(zhì)量濃度為1071.5 mg·m-3，光源為200 W氙燈（波長(zhǎng)為420 nm 的截止濾光片），TiBi1.9%O2和TiBi1.9%Zn1%O2光催化降解甲苯效率分別為51%和93%，遠(yuǎn)高于純TiO2的25%.Bi 摻雜到TiO2晶格中會(huì)在TiO2的CB 邊緣以下產(chǎn)生新的Bi 中間能級(jí).從VB 到Bi 軌道的電子激發(fā)導(dǎo)致帶隙減小，對(duì)可見(jiàn)光的吸收范圍拓寬，從而提高其光催化效率.Zn 摻雜不僅進(jìn)一步增強(qiáng)了可見(jiàn)光區(qū)域的吸收，而且Zn 摻雜劑以位于TiO2界面上的ZnO 微晶形式存在團(tuán)聚并充當(dāng)界面電荷轉(zhuǎn)移的介質(zhì)以抑制電子-空穴復(fù)合.這些協(xié)同效應(yīng)是提高光催化性能的原因.

在可見(jiàn)光響應(yīng)范圍內(nèi)，雙金屬元素共摻雜可以提高光催化活性，有效抑制光生電子空穴對(duì)的復(fù)合，且金屬之間的協(xié)同效應(yīng)能夠更好地窄化帶隙，達(dá)到最佳光催化效率.但是，共摻雜復(fù)合材料制備原料成本較高，制備過(guò)程也較為復(fù)雜.如何將共摻雜復(fù)合材料大面積運(yùn)用于實(shí)際工業(yè)中，或者通過(guò)簡(jiǎn)單方法從固體廢物中提煉有效摻雜元素，形成“以廢治廢”的循環(huán)系統(tǒng)，需要進(jìn)一步研究.

2.2 半導(dǎo)體復(fù)合

TiO2與半導(dǎo)體材料復(fù)合的光催化是去除氣態(tài)污染物的又一有效策略.半導(dǎo)體復(fù)合提高光催化效率的機(jī)理主要是通過(guò)兩種半導(dǎo)體材料復(fù)合形成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方式能夠提高光生電子和空穴的分離效率，抑制光生電子和空穴的復(fù)合，拓寬半導(dǎo)體的光譜響應(yīng)范圍，提高光量子使用效率.

作為典型的窄帶隙半導(dǎo)體，Ag2O (帶隙能量為1.0～1.46 eV) 與TiO2(銳鈦礦相帶隙能量為3.2 eV)匹配時(shí)，它們的帶隙結(jié)構(gòu)可以構(gòu)建p-n 異質(zhì)結(jié)，這增強(qiáng)了光吸收和光生電子對(duì)的分離.Xue 等[46]制備了用于去除氣態(tài)甲苯的Ag/Ag2O@TiO2光催化劑.該光催化劑在紫外光、模擬日光和自然日光照射下對(duì)甲苯降解效率分別為99.3%、48.3%和28.5%，表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能和穩(wěn)定性，相似條件下降解效果遠(yuǎn)優(yōu)于其他復(fù)合催化劑（表1）.Ag/Ag2O@TiO2的p-n 異質(zhì)結(jié)有助于改善光生電子對(duì)的分離和轉(zhuǎn)移，Ag 可以充當(dāng)電子轉(zhuǎn)移位點(diǎn)，從而增強(qiáng)可見(jiàn)光吸收.因此，Ag/Ag2O@TiO2在光降解氣態(tài)甲苯方面表現(xiàn)出高穩(wěn)定性和高效率.

表1 不同催化劑下甲苯的光降解[46]Table 1 Photodegradation of toluene under different catalysts[46]

碳改性由于其比表面積大、吸光性強(qiáng)和光生電子與空穴分離能力強(qiáng)等特點(diǎn)而備受關(guān)注.Guo等[47]將生物炭吸附與TiO2光催化技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了吸附-光催化降解VOCs 的一體化.C-TiO2材料的比表面積較TiO2有大幅增加，復(fù)合材料對(duì)甲苯的去除率高于生物炭的吸附去除率和TiO2的光催化降解率之和，協(xié)同系數(shù)為10.45.這不僅得益于生物炭的吸附富集作用彌補(bǔ)了TiO2吸附能力不足的缺陷，而且復(fù)合后TiO2粒徑減小，分布均勻性提高，促進(jìn)了光生載流子向TiO2表面遷移，增強(qiáng)了對(duì)光的吸收能力，提高了光催化氧化效率.

石墨烯和TiO2可以結(jié)合，并且它們之間會(huì)產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)，通過(guò)促進(jìn)界面電荷轉(zhuǎn)移和分離來(lái)增加體系的電導(dǎo)率[48].這使得光生電子復(fù)合率降低，提高了材料的光催化活性.Tobaldi 等[49]使用綠色溶膠-凝膠合成方法生產(chǎn)TiO2和混合TiO2/石墨烯材料.通過(guò)監(jiān)測(cè)兩種不同類(lèi)型的VOCs（苯和異丙醇）的降解效率，評(píng)估了它們的光催化活性.結(jié)果表明，石墨烯的加入提高了TiO2的光催化活性.最優(yōu)材料石墨烯-TiO2（石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%）在模擬太陽(yáng)光條件下，光催化活性在苯去除和異丙醇氧化為丙酮方面增加了一倍以上.在實(shí)際工程應(yīng)用中，已有案例通過(guò)石墨烯-TiO2光催化降解工程VOCs 廢氣.南京某醫(yī)藥企業(yè)現(xiàn)有一條生產(chǎn)線產(chǎn)生低濃度有機(jī)廢氣，主要特征污染因子為乙醇，總氣量為6000 m3·h-1，采用載有石墨烯/TiO2復(fù)合催化劑的光催化氧化設(shè)備進(jìn)行處理，觀察運(yùn)行效果.具體設(shè)備參數(shù)如表2 所示.裝置穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，分別對(duì)進(jìn)氣、出氣段采樣分析.采用國(guó)標(biāo)HJ38—2017 氣相色譜法對(duì)總烴、甲烷和非甲烷總烴進(jìn)行檢測(cè)[50]，非甲烷總烴執(zhí)行DB323151—2016《江蘇省化學(xué)工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》[51]，負(fù)載了石墨烯/TiO2復(fù)合催化劑的光催化氧化設(shè)備對(duì)含乙醇的有機(jī)廢氣有高效的去除率，經(jīng)過(guò)光催化降解后的有機(jī)廢氣可達(dá)到廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染；但隨著進(jìn)氣濃度的增加，去除率有所降低，進(jìn)氣質(zhì)量濃度在250 mg·m-3以?xún)?nèi)可達(dá)到最佳處理效果.

表2 工程案例主要設(shè)備參數(shù)Table 2 Main equipment parameters of the project case

最近，TiO2基三元體系光催化劑研究快速發(fā)展，三維結(jié)構(gòu)提高了吸附性能，為空穴-電子對(duì)傳輸提供了多維通道，使得光催化氧化性能顯著提高.Wang 等[52]制備的g-C3N4/Ag-TiO2復(fù)合催化劑在可見(jiàn)光下光降解氣態(tài)乙醛表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性，所制備的一系列樣品中g(shù)-C3N4/Ag-TiO2（其中，g-C3N4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.0%和Ag 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%）性能最優(yōu)，乙醛降解效率是純TiO2的5.8 倍，其對(duì)乙醛的礦化效率也比純TiO2提高了3.7 倍，與其他基于TiO2的材料光催化降解氣態(tài)乙醛研究相比較（表3），該三元催化劑同樣具有優(yōu)異的光催化活性.

表3 不同光催化劑在氣態(tài)乙醛的PCO 中的比較[52]Table 3 Comparison of different photocatalysts in the PCO of gaseous acetaldehyde[52]

半導(dǎo)體復(fù)合能夠改善催化劑光催化性能，有眾多積極的影響，但是也存在復(fù)合的半導(dǎo)體削弱了光催化性能的現(xiàn)象，更好的契合半導(dǎo)體之間的性能特點(diǎn)，提高光催化效率，是未來(lái)研究需要解決的問(wèn)題.

2.3 缺陷工程

缺陷工程通過(guò)化學(xué)和物理?yè)诫s將缺陷引入TiO2結(jié)構(gòu)中，并誘導(dǎo)鈦（Ti）或氧（O）空位產(chǎn)生，空位作為電子供體，可以改善光生電子和空穴的分離，提高材料的載流子濃度.同時(shí)，缺陷工程策略創(chuàng)造了新的能態(tài)，它們充當(dāng)電荷俘獲位點(diǎn)或縮小帶隙以擴(kuò)展光吸收區(qū)域，從而提高光催化效率.通常，使用合適的還原劑能夠?qū)⒀蹩瘴缓蚑i3+自摻雜引入固體TiO2，有許多方法可以實(shí)現(xiàn)，例如氫熱處理、金屬（Al、Mg、Li）還原、輻照還原和金屬自還原等.

Zhao 等[53]通過(guò)室溫下的γ 射線輻照還原合成具有豐富氧空位的銳鈦礦TiO2納米顆粒，氧空位濃度隨著輻照強(qiáng)度的增加而增加.與TiO2（無(wú)輻照）相比，樣品（49.5 kGy 能量輻照）在可見(jiàn)光下分解苯酚的效果增強(qiáng)了20 倍，360 min 的去除效率為94.5%，不僅如此，TiO2-x-49.5 具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，5 次循環(huán)反應(yīng)均保持高效的污染物降解水平.Xie 等[54]以CaH2為還原劑，系統(tǒng)地提出了一種在TiO2薄膜上引入表面氧空位缺陷的新方法.通過(guò)優(yōu)化CaH2處理?xiàng)l件，在固定相光催化反應(yīng)器中500 W 氙燈輻照下，缺陷TiO2薄膜光催化降解苯的效率提高了340%.此外，所獲得的TiO2薄膜甚至可以利用自然光對(duì)苯進(jìn)行降解和礦化，這表明其在苯凈化方面的應(yīng)用前景廣闊.

缺陷工程是一種提高TiO2光催化能力的有效方法，但是，空位和缺陷局域態(tài)充當(dāng)光生電荷載流子的陷阱時(shí)，增加了它們的復(fù)合率，降低反應(yīng)活性，這不利于PCO 過(guò)程.同時(shí)，氧空位和Ti3+自摻雜缺陷隨機(jī)分布在材料中，難以定量和精確控制.因此，優(yōu)化表面空位缺陷的濃度，同時(shí)避免其在本體中形成，以實(shí)現(xiàn)TiO2降解VOCs 的最佳光催化活性至關(guān)重要.

2.4 晶面工程

多相光催化反應(yīng)主要發(fā)生在TiO2的表面，表面性質(zhì)對(duì)于提高光催化效率至關(guān)重要.不同晶面原子的排列順序不同，使得所處的化學(xué)環(huán)境有所差異，造成TiO2材料光催化性能的高低之分.在正常生長(zhǎng)條件下，TiO2優(yōu)先與低表面能（0.43 J·m-2）{101}平面一起生長(zhǎng)，然而，高能量（0.90 J·m-2）{001}晶面對(duì)PCO 工藝更具反應(yīng)性.TiO2{001}晶面上配位不足的五重配位的鈦（Ti5c）和二重配位的氧原子（O2c）在PCO 過(guò)程中起重要作用，因此，具有主要{001}面的TiO2對(duì)于VOCs 的光催化氧化非常有利.

Weon 等[55]合成了{(lán)001}晶面暴露的TiO2納米管（001-TNT），與之對(duì)比的是{101}晶面暴露的101-TNT.在封閉循環(huán)反應(yīng)器中，紫外光和可見(jiàn)光輻照的條件下，001-TNT 對(duì)甲苯的光催化降解活性至少是101-TNT 的兩倍.101-TNT 在甲苯光催化降解的連續(xù)循環(huán)中逐漸失活，但在相同的測(cè)試條件下，001-TNT 沒(méi)有表現(xiàn)出任何催化劑失活的跡象.目前，001-TNT 過(guò)濾器已成功投產(chǎn)并安裝在商用空氣凈化器上(圖2)，取得了優(yōu)異的室內(nèi)空氣凈化效果，推動(dòng)了TiO2在實(shí)際中的應(yīng)用.

圖2 商用空氣凈化器上的放大001-TNT 過(guò)濾器[55]Fig.2 Amplified 001-TNT filter on a commercial air purifier [55]

晶面工程的優(yōu)點(diǎn)使其具有廣闊的應(yīng)用前景，但是，材料合成過(guò)程中高溫高壓的水熱條件以及一些有毒有害的封端劑、穩(wěn)定劑限制了其實(shí)際應(yīng)用，如何使用無(wú)毒無(wú)污染的小分子作為封端劑穩(wěn)定劑，同時(shí)采用簡(jiǎn)單的方法大規(guī)模合成不同活性晶面的TiO2仍是目前需要探索研究的熱點(diǎn)課題.

2.5 載體吸附

在光催化反應(yīng)中，污染物從氣相吸附到催化劑表面并進(jìn)入其孔隙中的質(zhì)量傳遞是必不可少的.因此，TiO2的光催化活性很大程度上取決于其結(jié)構(gòu)性質(zhì)（表面積、孔隙率、孔體積等）和表面官能團(tuán)種類(lèi).然而，結(jié)晶TiO2不具有大的表面積和高孔隙率，其易聚集和低吸附能力極大地限制了其對(duì)氣態(tài)污染物（尤其是疏水化合物）的吸附能力.為了緩解這個(gè)問(wèn)題，TiO2可以與具有高表面積和對(duì)常見(jiàn)室內(nèi)外空氣污染物具有親和性的吸附劑結(jié)合使用.在此背景下，一些具有多孔結(jié)構(gòu)的材料，如活性炭、沸石、黏土、金屬有機(jī)骨架等[56]被用來(lái)負(fù)載TiO2制備復(fù)合材料，用于光催化降解VOCs，同樣顯示出了良好的應(yīng)用前景.

Hu 等[57]采用海泡石作為T(mén)iO2的載體，通過(guò)簡(jiǎn)單的水解沉淀法合成了一種低成本的TiO2/海泡石復(fù)合材料，在密閉反應(yīng)器中300 W 氙燈的輻照下，復(fù)合材料表現(xiàn)出高的甲醛降解效率（90 min 降解率達(dá)到91.8%），光催化活性的提高可歸因于天然海泡石和TiO2之間的協(xié)同作用.首先，純TiO2由于其較小的比表面積（75.7 m2·g-1），吸附能力較差，引入海泡石后，TiO2納米顆粒粒徑更小，復(fù)合材料比表面積增大（135.3 m2·g-1），表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的吸附能力；其次，適當(dāng)?shù)腡i3+含量和氧空位誘導(dǎo)的中間能級(jí)的產(chǎn)生導(dǎo)致更高的光生載流子分離效率，從而提高光催化能力.

Man 等[58]通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱法成功合成了UiO-66@ TiO2光催化劑，并用于在紫外光照射下降解還原二甲基硫（DMS）.在封閉光催化反應(yīng)器中紫外燈輻照下，UiO-66@TiO2復(fù)合材料具有比原始TiO2更高的光降解活性，DMS 在80 min 內(nèi)降解率達(dá)到99%.循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明UiO-66@TiO2光催化劑具有良好的可重復(fù)使用性和穩(wěn)定性.能級(jí)匹配為復(fù)合材料提供了更多的光生電子-空穴對(duì)并降低了復(fù)合率，從而提高了催化劑的光催化活性.

隨著高性能優(yōu)質(zhì)載體的不斷開(kāi)發(fā)和深入探究，制備活性高、吸附容量大、能耗低、具有選擇性的TiO2-載體復(fù)合材料，提升吸附-催化協(xié)同材料制備水平的研究應(yīng)運(yùn)而生，TiO2-載體復(fù)合材料也將具有更廣闊的應(yīng)用前景.

2.6 形貌調(diào)控

TiO2的結(jié)構(gòu)（或形態(tài)）可以顯著改變其性質(zhì)并影響其在光催化反應(yīng)中的效率.迄今為止，已經(jīng)提出并測(cè)試了大量用于PCO 空氣凈化的TiO2設(shè)計(jì)，包括微球、空心球、納米管和納米片等，盡管如此，在微米和納米尺度上可控制備所需形態(tài)和結(jié)構(gòu)的各種TiO2結(jié)構(gòu)仍然被認(rèn)為是材料科學(xué)中的實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn).

Weon 與Choi[59]合成了七種形態(tài)的TiO2并評(píng)估了材料在空氣中對(duì)MEK 的光催化氧化效果.結(jié)果如圖3 所示，相同條件下，MEK 去除效率按實(shí)心球（TSMS）＜介孔球（TMMS）＜納米管（TNT）＜3-D分層多孔（THP）＜3-D 海膽狀（TSU）＜空心球（THS）＜納米片（TNS）的順序存在.TiO2納米片明顯優(yōu)于其他形態(tài)，去除效率為71.3%，大約是商業(yè)P25 的兩倍.TiO2納米片優(yōu)異的性能歸因于高百分比暴露的{001}晶面、大量的末端Ti—OH 物質(zhì)和表面氟化.

圖3 TiO2 光催化活性對(duì)形態(tài)的依賴(lài)性（以去除MEK 為例）[57]Fig.3 Dependence of TiO2 photocatalytic activity on morphology(taking MEK removal as an example) [57]

盡管有許多不同TiO2結(jié)構(gòu)光催化氧化空氣污染物的研究，但由于用于評(píng)估活性的條件在不同工作中顯著不同，因此無(wú)法確定哪種設(shè)計(jì)提供最佳性能.另一方面，即使在一些研究中，已經(jīng)比較了不同形態(tài)的TiO2在PCO 中的性能，卻很難得出光催化劑的優(yōu)越性?xún)H僅是由于其形態(tài)，因?yàn)檫@些光催化劑具有非常不同的結(jié)晶度、表面積、孔隙率、晶體尺寸等.

3 總結(jié)與展望

揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)持續(xù)影響人體健康、造成環(huán)境污染，TiO2基光催化降解VOCs 是一種很有前途的空氣凈化技術(shù)，它可以在室溫下利用太陽(yáng)光高效環(huán)保地將污染物降解為CO2和H2O，但是，PCO 過(guò)程中不可避免地會(huì)形成一些有害副產(chǎn)物從而影響光催化氧化進(jìn)程.通過(guò)改性克服TiO2固有缺陷，提升TiO2基光催化劑光催化氧化能力并應(yīng)用到實(shí)際生活中是今后發(fā)展的必然趨勢(shì).

今后的研究和發(fā)展重點(diǎn)有可能集中在以下幾點(diǎn):

（1）研究光催化劑對(duì)VOCs 混合物的光催化降解特性.VOCs 在污染空氣中往往不是單一存在的，而是多種共存的.不同VOCs 之間的相互作用影響，并且在輻照下產(chǎn)生了具有多種自由基和反應(yīng)性中間體的復(fù)雜環(huán)境，這可能導(dǎo)致形成更具抵抗力甚至有毒的化合物.

（2）利用多種改性方法結(jié)合制備高活性TiO2基光催化劑.由于單一技術(shù)的局限性，應(yīng)開(kāi)發(fā)多種高級(jí)氧化技術(shù)與光催化氧化技術(shù)相結(jié)合，處理多種復(fù)雜條件下的VOCs 污染物.

（3）目前利用TiO2光催化降解VOCs 還處在實(shí)驗(yàn)室研究和小規(guī)模應(yīng)用的初期階段，如何提高催化劑的使用效率和循環(huán)穩(wěn)定性，降低成本并且達(dá)到大規(guī)模制備和實(shí)際應(yīng)用，是光催化凈化空氣領(lǐng)域的關(guān)鍵一步.