3、半导体复合

将 TiO2 与其禁带宽度不同的半导体复合时，复合 TiO2 光催化剂的活性显著提高， 由于不同半导体的能带结构不同的差异，使得光生电子和空穴的分离效率得到提高，拓 展 TiO2 可见光谱响应范围[28]。Vinodgopal 等[29]分别比较了 SnO2/TiO2 复合半导体与单一

的半导体 SnO2 和 TiO2 光催化降解染料废水，实验发现复合半导体的光催化活性要显著 高于单一的半导体。SnO2 的导带能级比 TiO2 的要低，当用高于两种半导体的禁带宽的 光照射 SnO2/TiO2 复合半导体材料时，从 TiO2 价带迁移到导带上的光生电子移到 SnO2 的导带，光生空穴则在 TiO2 表面聚集，使得光生载流子的寿命延长，量子产率得到了 提高。

4、表面光敏化

TiO2 表面光敏化，就是将光活性物质通过物理或化学作用系在在 TiO2 表面上，从 而延长 TiO2 激发波长，提高 TiO2 光量子效率。光活性物质在可见光照射下吸收光子， 光活性物质被激发产生自由电子，然后将电子传输到 TiO2 的导带上，从而可以利用可 见光降解有机污染物。光敏剂必须对可见光有较强的吸收能力，且吸附性、稳定性要好， 这样表面光敏化后的 TiO2 才能弥补纯 TiO2 半导体量子化效率低、对太阳光利用率低的 缺点。已经报道的光敏剂包括一些贵金属复合化合物，比如 Ru、Pt、Au、Rh、Pd 的氯 化物以及包括玫瑰红、叶绿酸、曙红、联紫菜碱、酞菁、吡啶钌等有机染料[30]。

4 TiO2 纳米管阵列的应用研究进展

通过电化学阳极氧化法，均匀有序、管径一致的 TiO2 纳米管阵列在 Ti 基体上制备 出来。与 TiO2 其它形态相比，具有比表面积大，易于回收利用、化学稳定性更好、氧 化还原性更强、不发生光腐蚀等明显的优点。关于 TiO2 纳米的应用主要有以下几个方 面。

（1）光催化降解污染物

与纳米 TiO2 粉体相比, TiO2 纳米管阵列具有比表面积更大, 分散性好、纳米管形态、 尺寸和结构可控, 纳米管阵列与 Ti 基体牢固结合等优点, 因而有更强的光催化活性。 TiO2 纳米管阵列对降解废水中的有机污染物具有较好的效果，它能将有毒有机污染物矿

化，能转化成 CO2、H2O、SO4   、NO3 等无机物。对于一些难生物降解的多氯联苯、多

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环芳烃、氯仿、偶氮染料等有机物采用 TiO2 纳米管阵列光催化降解，也能得到有效去 除。

近年来，有研究发现将 TiO2 纳米管阵列进行不同温度的热处理，对 TiO2 纳米管阵 列的晶型和形态影响很大，这样就会相应地影响光催化活性。有研究者将 TiO2 纳米管 阵列 450 ℃煅烧后城锐钛矿型且形态有序地排列，把亚甲基蓝染料作为目标污染物，发

现热处理后的 TiO2 纳米管阵列与未经热处理的相比，拥有更高的光催化性能[31]。也有 研究指出用 TiO2 纳米管阵列降解五氯苯酚的降解，发现光电催化比单纯的光催化或电 催化降解效果更好[32]。

（2）染料敏化太阳能电池

TiO2 染料敏化太阳能电池是由 TiO2、电解质、染料光敏剂、和反电极构成。TiO2 需要光敏化是因为不管是锐钛矿型 TiO2 还是金红石型 TiO2，其吸收波长都在紫外光区 域。1991 年，荷兰科学家[33]成功制成了 TiO2 染料敏化太阳能电池。21 世纪初，Adachi[34,35] 将 TiO2 纳米管阵列成功制作成染料敏化电池。实验发现，TiO2 粉体制成的敏化电池的 产生的光电流比 TiO2 纳米管阵列制成的低 2 倍，这更加验证了 TiO2 纳米管阵列独特的 优势。

（3）光催化制氢

将 TiO2 作为光催化剂分解水制成氢气和氧气的方法，早在 1972 年就已问世。 TiO2 纳米管阵列被认为是光解水制氢的最理想材料之一。阳极氧化法制备的 TiO2 纳米管阵 列分布均匀，高度有序、比表面积大，与 TiO2 粉体相比，前者的光催化效率要比后者 好得多。