納米TiO2是一種光催化劑
納米二氧化鈦是一種新型的光催化無機(jī)功能材料，由于其粒徑在1-100nm之間, 具有粒徑小、比表面積大、表面活性高、分散性好等特點, 表現(xiàn)出獨特的物理化學(xué)性質(zhì)。它具有較好的透明性，紫外線吸收性及熔點低、磁性強(qiáng)、熱導(dǎo)性強(qiáng)、成本低和不造成二次污染等特性；還具有較好的抗菌作用，使 用過 程 中 不 會 發(fā) 生 自 身 損 耗 ,而 且 資 源 豐 富，價 格 低 廉 ,因 此 在 光 催 化 降 解廢水中的有機(jī)物、涂料、精細(xì)陶瓷、塑料、催化劑、及化妝品等方面應(yīng)用廣泛，成為新型功能材料研究的熱點之一。
二氧化鈦是一種N型半導(dǎo)體材料，銳鈦礦相TiO2的禁帶寬度Eg?=3.2eV，由半導(dǎo)體的光吸收閾值λg與禁帶寬度E?g的關(guān)系式：λg(nm)=1240/Eg(eV)
可知：當(dāng)波長為387nm的入射光照射到TiO2上時，價帶中的電子就會發(fā)生躍遷，形成電子-空穴對，光生電子具有較強(qiáng)的還原性，光生空穴具有較強(qiáng)的氧化性。在半導(dǎo)體懸浮水溶液中，
半導(dǎo)體材料的費米能級會傾斜而在界面上形成一個空間電荷層即肖特基勢壘，在這一勢壘電場作用下，光生電子與空穴分離并遷移到粒子表面的不同位置，還原和氧化吸附在表面上的物質(zhì)。
在水溶液中，光生電子的俘獲劑主要是吸附在半導(dǎo)體表面上的氧，氧俘獲電子形成O2-；OH-、水分子及有機(jī)物本身均可充當(dāng)光生空穴俘獲劑，空穴則將吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有高度活性的?OH自由基，活潑的?OH自由基可以將許多難以降解的有機(jī)物氧化為CO2和H2O。
從上述光催化作用原理分析可知道，光催化過程實際上同時包含氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個過程，分別反映出光生空穴和光生電子的反應(yīng)性能,同時又相互影響,相互制約。近年來人們發(fā)現(xiàn)二氧化鈦光催化材料具有降解廢水和空氣中的有機(jī)物,去除空 氣 中 氮 氧 化 合 物、含 硫 化 合 物 、 還 原 水 中 部 分 重 金 屬 有害 離 子、殺 菌 除 臭 等 用途。
