（2）水热法

水热法是重要的合成 TiO2 纳米管的方法，目前此方法研究较多，其主要优 点是不同管径和长度的纳米管可以通过改变反应条件和方法决定。水热法的反应原料是 TiO2 粉末，将粉末置于聚四氟乙烯和高浓度的 NaOH 溶液中，经高温高 压反应后，生成物洗至中性，再经过煅烧可以形成两端开口的 TiO2 纳米管。

水热法合成的高比表面积和高催化性的 TiO2 纳米管在工业应用上仍然存在 很多局限性，主要原因在于粉末状的 TiO2 纳米管，难以回收再利用，负载于模 板上以后稳定性差，易脱落，存在一定的局限性。

（3）阳极氧化法

阳极氧化法制备 TiO2 纳米管的方法主要是用直流电源，在阴极连接铂电极， 阳极连接处理后的钛片，在乙二醇和氟化铵混合电解液中，在工作电压下氧化 30 min 后置于管式炉中煅烧。此方法生成的 TiO2 纳米管附着在钛片上，易于回 收，高比表面积有利于对光的利用并进行物质交换。此方法形成的纳米管电极片 可以作为电极，在电化学工作站的作用下，将电化学和光催化结合起来，对有机 物的降解更加有利。

阳极氧化法与其他方法相比，操作方法更加简单，且制备成的 TiO2 纳米管 在 Ti 片表面上高度有序、均匀排布，管径的大小也是纳米级，管壁的厚度适中， 比表面积很大，因而更加容易促进电子的传递。当溶液的浓度[15]、PH 值[16]以及 氧化电压[17]变化时，都会影响纳米管的形态。如果需要制备不同管径长度、形 貌以及管径尺寸的纳米管阵列，可以通过改变上述条件获得。

3 TiO2 光催剂的改性方法

为了解决 TiO2 光谱反应范围窄和量子效率低的问题，让其能在实际应用中 得到广泛的应用，采用不同物质对其进行掺杂和改性是近年来的研究热点，为了 解决 TiO2 的短板，让其能在实际应用中得到具体应用，研究者们对 TiO2 进行了 各种改性研究。

（1）贵金属沉积

当少量的贵金属附着于 TiO2 表面后，其主要原理在于接受光照后，产生的 光生电子被定域在于贵金属上，而光生空穴就停留在半导体催化剂上，然后光生 电子和空穴分别在各自的领域发生氧化还原反应，大大提高了光催化活性。贵金 属沉积存在最佳掺杂量，当贵金属与半导体接触后，光生电子会向贵金属迁移， 从而有效抑制了光生电子和空穴的复合[18]。常用的贵金属中 Pt 的效果最好，但 是成本较高，Ag 相对于其他贵金属而言毒性小，成本低，效果较为理想[19]。

（2）半导体复合材料

半导体复合的主要目的在于将 TiO2 与禁带宽度较窄的半导体进行复合，降 低电子激发所需的光能，使光生电子和空穴处于不同半导体上，有效抑制其复合。 当两种半导体材料耦合以后，一种半导体接受光照以后，在两者界面处在另一个 半导体中产生反应。关于半导体复合的研究很多，比如 TiO2-CdS[20-21]，Bi2S3-TiO2， TiO2-WO3,TiO2-SnO2 等，目前，TiO2-Cd 引起较多关注，当这两个半导体发生复 合时，光生电子会向 TiO2 中迁移，空穴留在 CdS 中，扩大了其对光谱的吸收范 围，提高了光催化效率。

（3）离子掺杂

现实生活中，常用稀土离子，金属离子，无机官能团对 TiO2 进行掺杂，其 中金属离子主要作用在于当杂质颗粒掺杂到半导体纳米粒子中，作为杂质中心对 光催化反应产生影响。众多实验表明，掺杂离子的浓度、能级、分布、光强等对 光催化反应的效率都会产生很大的影响。其中常用的过渡金属离子有 Fe3+, Cu2+、 Ru3+, V4+等。

（4）非金属的掺杂

2001 年 Asahi[22]在 science 上报道了非金属 N 替代少量（0。75%）的晶格氧 可以使 TiO2 的带隙变窄，在不降低紫外光活性的同时，使 TiO2 具有可见光活性。 近几年来，人们对 N 的掺杂方式进行了大量的研究。除了非金属 N，S 的掺杂也 可以有效提高 TiO2 的光催化活性。除此之外，卤素，碳的掺杂都可以提高 TiO2 的光敏性，光生电子可以从敏化剂转移到 TiO2 导带上，从而对可见光产生吸收。