（a）锐钛矿型     （b）金红石型

图1.3 TiO2锐钛矿型和金红石型能带结构

同时也有研究表明，单独的锐钛矿型或者金红石型的TiO2不能达到最好的光催化效率，当两种晶型混合时，在锐钛矿表明形成一层金红石薄层可以提高空穴-电子分离效率，提高光催化性能，称之为混晶效应。

1.1.2  TiO2光催化剂优缺点

（1） 可以将大多数有机污染物降解为二氧化碳和水。

（2） 可以利用太阳能作为催化剂激活源。

（3） 性能稳定、价格优廉、可重复利用，但粉末状TiO2存在回收利用问题。

（4） 光催化活性高，但由于能隙间隔大，太阳光利用率较低。

1．2  纳米TiO2薄膜应用

通过分析上述TiO2的优缺点可以看出，单纯的粉末状TiO2颗粒会在水溶液中发生凝聚，而且不容易沉淀，加之这种形式的材料不易于回收，容易造成二次污染，因此，很大程度上限制了其的广泛应用。为了弥补这些缺点，将纳米TiO2以薄膜的形式涂覆于材料表面，既可以固定TiO2、避免凝聚，又可以利用纳米材料的小尺寸效应和表面效应等，提高材料的活性，因此得到了广泛的应用。

1.2.1  空气净化

工业化进展加速，工厂废气、汽车尾气等大气污染气体严重影响了人类的生存和发展，也导致了大量疾病的产生，极大程度上限制了人类的发展。因此，解决大气污染问题，是一个重要的研究领域。

现在普遍使用的空气净化材料主要是利用吸附法和化学法等，但是这些方法都难以实现长久、持续、有效的净化效果。而纳米TiO2材料不但可以将空气中的SO2和NOX转化为H2SO4和HNO3实现空气净化功能，同时其激活源为太阳能又可以达到重复使用，保证了这种纳米TiO2基空气净化材料可以长久、持续、有效的工作。

1.2.2  自清洁

自清洁性能是纳米TiO2薄膜的基本功能之一。由于纳米TiO2薄膜在紫外线照射下，表面结构发生变化，产生空穴-电子对，进而表现处的超亲水性，当这种纳米TiO2基薄膜材料与油类或其他污染物接触时，这些污染物在重力、风力或者水冲刷的条件下从材料表面脱落下来，使得这种材料具备自清洁能力。特别是在建筑材料中，清洗问题一直困扰着相关研究人员，这种材料的出现很好的解决了这个问题。日本的东陶公司、板硝子公司等已经开发并投入使用具有自清洁功能的建筑材料。

1.2.1  防雾

上文中提到了纳米TiO2薄膜具有超亲水性能，基于这种性能除了可以使得相应的材料具有自清洁性能外，还可以使其具备防雾性能。空气中的水分在这种材料的表面不会形成单个的水滴，而是以水膜的形式均匀的分布在材料表面。基于这种功能，将其运用到汽车挡风玻璃上可以很好的降低雨天驾驶多带来的危险。图1.4 为防雾性能演示图。[2]文献综述

（a）普通玻璃                             （b）TiO2涂覆玻璃

图1.4 TiO2玻璃防雾性能演示

1.2.1  杀菌

纳米TiO2另外一个主要的性能就是光催化性能，在经过紫外线照射后，将会在材料表面产生空穴和一些具有强氧化性的物质。利用这种性能，可以使得附着在材料表面的细菌分解或者死亡，达到杀菌的效果。而且这种杀菌效果与传统的杀菌方法相比，由于其在杀菌过程中不需要消耗自身成分，同时是利用太阳能，所以具有更加稳定的杀菌效果和更长久的使用寿命，并且杀菌强度更高。