1、銳鈦礦型二氧化鈦的結構、性能與應用納米TiO2在結構、光電和化學性質等方而有許多優異性能，能夠把光能轉化 為電能和化學能，使在通常情況下難于實現或不能實現的反應（水的分解）能夠在溫和的條件下（不需要高溫高壓）順利的進行。納米TiO2具有獨特的光催化性、優異的 顏色效應以及紫外線屏蔽等功能，在能源、環保、建材、醫療衛生等領域有重要應用前景，是一種重要的功能材料12。TiO2在自然界中主要存在三種晶體結構：金紅石型、銳鈦礦型和板鈦礦型，而 金紅石型和銳鈦礦型都具有催化活性。但是，其光催化活性也具有很大的局限性， 這是由于TiO2的禁帶較寬（3.2 eV），只在紫外光照射下才有光催化活性，沒有可見

2、光光催化活性，因此需要對TiO2進行改性研究，以拓寬TiO2的光譜響應范圍，把 吸收邊紅移至可見光區，使其具有可見光催化活性。研究表明銳鈦礦型比金紅石相 的光催化性能要好，這可能跟內部的晶體缺陷有關。銳鈦礦型TiO2為四方晶系，其中每個八面體與周圍8個八面體相連接（4個共邊, 4個共頂角），4個TiO2分子組成一個晶胞。金紅石型TiO2也為四方晶系，晶格中心 為Ti原子，八面體棱角上為6個氧原子，每個八面體與周圍10個八面體相聯（其中 有兩個共邊，八個共頂角），兩個TiO2分子組成一個晶胞，其八面體畸變程度較銳 鈦礦要小，對稱性不如銳鈦礦相，其 Ti -"i鍵長較銳鈦礦小，而Ti-O

3、鍵長較銳鈦礦 型大。板鈦礦型TiO2為斜方晶系，6個TiO2分子組成一個晶胞。9? o原子O Ti原子蚓牡礦卻晶體結構金紅石申晶煤貉構三種晶體結構中，金紅石相最穩定，銳鈦礦和板鈦礦經加熱可以轉變為金紅石 相。TiO2不溶于稀堿、稀酸，但溶于熱濃硫酸、鹽酸、硝酸。因其介電常數比較高, 所以具有較好的導電性能。不同性能是由不同結構決定的。研究者根據水熱法、溶膠凝膠等方法已經成功的合成出了不同形貌的銳鈦礦結構二氧化鈦34。關于對其摻雜的種類有很多，第一類主要是進行金屬摻雜，一方面降低電子和 空穴的復合，另一方面降低TiO2帶隙能。第二類主要是進行非金屬摻雜，如將 N、 C等元素摻雜到TiO2晶體結構

4、中，也可以實現上述目的。目前，關于研究最多的是 制備摻雜型的TiO2,提高其光催化性能5。TiO2的應用很廣，因其是最白的顏料，俗稱鈦白。可用來制造陶瓷、壓電材料 和一些耐高溫的材料。并且還可用作搪瓷的消光劑，產生一種很光亮的、硬而耐酸 的搪瓷釉罩面。目前關于二氧化鈦研究最多的是根據銳鈦礦型存在的晶體缺陷，進 行摻雜，改善其光催化活性，提高二氧化鈦對光的利用效率，以便應用到太陽能電 池和污水處理等方面。TiO2因其晶體結構，是一種很好的半導體材料和電子陶瓷材料。半導體型的氧 化鈦系陶瓷可用于空氣一燃料(A/F)比控制的傳感器。MgCr2O4-TiO2陶瓷可以制成 對氣體 、濕度 、溫度具有敏感

5、特性的多功能傳感器。TiO2 薄膜的研究因其具有自潔凈等多種功能，在實際生產中可制成自清潔玻璃或外墻磚。Ti O 2對紫外線有十分優異的屏蔽作用。納米TiO2無毒、無刺激、耐水、無怪 味、穩定性好作為紫外線 屏蔽劑主要應用于防曬化妝品、涂料、塑料、化纖、橡膠等方面。TiO2納米微粒薄膜還可用作光敏染料太陽能電池 (DSSC)。此外，利用納米TiO2的光催化性可充 分抑制或殺滅環境中的有害微生物，使環境微生物人的危害降低。TiO2已成為最 有開發前景的綠色環保型催化劑，美國將二氧化鈦光催化技術規定為解決環境問題 的首選技術。目前，采用無毒、快速反應、高效率降解、無二次污染的TiO2基催化劑光催化

6、方法治理環境污染日益受到人們的重視，它在廢水凈化處理過程中發揮 了巨大的潛能。近年來，由揮發性有機物所帶來的空氣污染問題日趨嚴重。在眾多 的治理技術中，TiO2光催化降解有機污染物作為一種理想的環境治理技術倍受關 注 6。TiO2半導體光催化反應的能力由其能帶位置及被吸附物質的還原電勢所決定，同時 也與晶體結構、品格缺陷、晶粒尺寸分布、品面狀態以及制備方法等諸多因素有關， 其光譜響應與禁帶寬度有關。目前關于 TiO2的催化機理如下反應式：_ hi)TiO： _+h+h+ OFrh+ +- HaO *0H + H4h+ + Of王泰林，沈建興低維度納米二氧化鈦的研究進展J.山東陶瓷，2013,

7、36(3): 23-25. 黃運瑞，周慶祥，閆家偉等.二氧化鈦納米管陣列的應用研究進展J.材料導報，2012,26(23):51-54, 60. Zuoli He，Wen xiu Que，* Jing Che n ACS Applied Materials & In terfaces. 2012, 4, 5287.He ZL; Que WX; Chen J; et al. Photocatalytic Degradation of Methyl Orange over Nitrogen-Fluorine Co-doped TiO 2 Nan obelts Prepared by Solvothermal Sy nthesis. ACS Appl. Mater. I nterfaces 2012, 4, 6816. 殷婷婷，王國宏，韓德艷等.水熱法制備納米二氧化鈦的研究進展J.廣州化工，2012,40(5):10-12, 20.王精志，施文健，顧海欣等.摻氮二氧化鈦的制備方法研究進