现如今，世界性的工业化和人口的快速增长，对于清洁水资源的需求是前所未有的。污水的毒性与存在会直接影响人类和动物的健康。为了提高我们有限的清洁水资源供应和保持经济的可持续发展，废水的重新使用和循环利用迫在眉睫。多种多样的光催化氧化（PCO）过程对于控制水中有机污染物具有较大的潜力，并且被认为是最受欢迎的纯化技术之一，这种技术通过把它们转化成环境友好的产品来处理低浓度污染物[7]。79533

TiO2有三种常见的晶型。早期的研究认为，锐钛矿几乎不具备光催化能力，其热稳定性也较差，所以人们对锐钛矿的研究不够深入。但是近几年来，人们对于锐钛矿的光催化性能研究有了突破进展[8]。第一个发现光催化现象的是Honda，从那时起人们便对光催化材料的研究和开发产生了浓厚的兴趣。1976年J。H。Carry通过实验发现了在紫外光的照射下，纳米TiO2可以使原本难降解的物质降解，这一发现使世界众多的研究者把这一技术引用到水处理中[9]。二十世纪九十年代末越来越多的科学家提议将这一技术，即TiO2氧化降解技术应用到环境治理中，从此各国科学家展开了不懈的努力[10]。美国、加拿大等一些发达国家已将这种方法应用于水处理技术中，并取得了不错的成就。但是对于国内来说，这一设想目前还处于大学实验室的研究阶段，并不能广泛的应用于水处理的实践当中去。但是经过国内学者的不懈努力，现今也取得了一定的进步。主要应用于以下几个方面：（1）光催化降解有机污染物 （2）光催化制取氢气 （3）光催化杀毒杀菌 （4）光催化还原CO2为有机物。光催化的主要优点是：（1）反应条件温和，易于操作 （2）利用无污染、可再生的太阳光作为能源，将太阳能有效地转化成化学能 （3）光催化降解直接将污染物降解成无污染性的物质，不存在二次污染，环境友好。论文网

 光催化PCO过程

为了提高催化剂的催化活性，离子掺杂是一种有效的方法，掺杂诸如La,Ce等镧系元素来提高光催化效率。当这些元素被限制在TiO2半导体的表面时，便可高效的捕获传导电子，而且，掺杂镧系元素会对TiO2晶格变形起到作用，并且掺杂镧系元素离子会导致TiO2晶格失真，这会接受更多的光激发孔洞并且在氧化吸附分子上产生更多表面自由基[11]。金属掺杂会提高其轻微反应，但是金属掺杂的TiO2有很差的热稳定性，所形成的是表面聚集而非结合。非金属掺杂的TiO2会提供较好的轻质可见反应，并且使电子转换过程更加高效便利。通常非金属掺杂能量层位于价带顶部的上层，然而金属掺杂能量带恰恰位于TiO2导带边缘的下部。因此，金属非金属双掺杂会高效的提高TiO2的光催化活性[12]。

近几年诞生的纳米材料己被广泛应用于化学化工、纺织品、电子器件、生物医药和航空航天等领域。而在光催化领域，光催化技术和纳米材料的结合成为近年来科学研究的重要方向[13]。