因为TiO2具有一定的吸收紫外线功能,而且有良好的化学稳定性、热稳定性、无毒性等性能,此外,如消色力、遮盖力、清晰的色调、较低的磨蚀性和良好的易分散性,决定了TiO2是化妆品中应用最广的无机原料,而且具有优良的美白[5]的作用。
纳米TiO2表面薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性等特性,因而具有防污、吸水等功能。把一层TiO2纳米薄膜[6]涂在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面,因为表面不易结成水珠,会迅速的扩散成均匀的水膜,于此同时纳米TiO2可以与碳氢化合物反应。因此不但消除镜面光散射结雾,而且还能清除杂物和分解表面附着的有机物成为水和二氧化碳排放,故而涂抹一层其薄膜能有效的自动清洁物体表面杂物。
1。2。3 TiO2的结构及催化机理
   TiO2在现代社会中,人们主要利用锐钛矿和金红石这两种晶体结构的TiO2,板钛矿的晶体结构不稳定,本文不做研究。在水热法制备TiO2的过程中不同的反应温度和溶液环境的酸碱度会导致又不同晶体结构的TiO2形成。分别是锐钛矿和金红石。两种晶体结构从微观上看仅仅是TiO6-8的连接方式不同。锐钛矿是共边型,而金红石是共顶点型。

图1-1 二氧化钛的分子结构
   TiO2的能带结构包括价带,禁带和导带。TiO2的禁带宽度为3。2 eV。而禁带宽度决定着TiO2能否能在光照下发生电子跃迁,产生光生电子-空穴对。纳米TiO2在太阳光的照射下,其低能阶带上的电子受太阳光照射的能量激发而迁移到高能导带上,从而会形成一种导带带电子而阶带上会有电子迁移形成的带正电荷的空穴,电子可以转移,具有很强的还原性。而阶带上形成的空穴同时也具有很强的氧化性。这时,在纳米TiO2上就生成一种特殊的氧化还原反应环境系统。


图1-2 二氧化钛的能带结构
1。2。4 TiO2的改性
   这是一种日益受到重视与发展的方向[7],因为金属离子大都是带有高阶正电子,若把这些金属离子掺杂到 TiO2晶体中时,当纳米TiO2阶带上的电子而受太阳光照的能量激发而迁移时,这些金属正离子更加易与电子结合,从而就改变了原有的阶带带正电荷空穴而导带带负电荷的这种空间构型。这样就大幅度的提高了电子-空穴复合的时间,进而对其晶体的催化活性有着极其有益的改进。同时掺杂有利于吸收太阳光宽波的过渡金属离子,更利于晶体的催化活性。
   从纳米微粒的尺寸大小通过量子尺寸效应来影响该材料的诸多性能来考虑,只要把该晶体尺寸的大小缩减到相适宜的程度(1~10 nm),就能改变其晶体结构中的缺陷从而大幅度的增加TiO2晶体光催化性能。
   掺杂离子的方法是近代光催化研究行业的一大课题,人们不断的通过在TiO2晶体中掺杂非金属离子,如氮、硫等研究发现,TiO2晶体受光激发时能吸收的光波长发生了很大变化。首先是原有紫外光波能催化发生电子跃迁并没有改变,其次可喜的是其吸收光波向可见光范围内发生了红移,能激发TiO2的光波变多,大大减少了其光波禁带宽度,从而能有效的改变TiO2晶体的光催化性能。
   光敏化主要指的是在TiO2表面上能够应用物理或者化学方法把对光具有相当活性的物质吸附在其表面,在可见光照条件下这些物质就吸收光而被催化激发产生电子,而这些电子又能传导到TiO2导带上形成负电荷点,进而改善TiO2晶体也能在可见光下形成电子-空穴体系,达到了缩减TiO2晶体吸收光的禁带,从而大幅度的提高其光催化活性。通常用作光敏材料需要满足下面几点:
1。其自身必须要化学性质稳定,不易发生其他化学反应;
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