负载二氧化钛复合材料的制备及性能研究2.docx
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负载二氧化钛复合材料的制备及性能研究2
4.4防雾自清洁
因为在光照的条件二氧化钛薄膜具有超亲水性，所以二氧化钛薄膜具有防雾功能。
若在后视镜上涂上一层二氧化钛薄膜，即使空气中的水分或水蒸气凝结，在后视镜上也不可能凝结成一滴水，但水膜会均匀分布在表面，表面并不会产生导致散光散射的雾。
当过雨时，雨会附着在薄膜上均匀迅速扩散，不形成分散的水滴影响视线，使镜面保持原来的亮度提高交通安全。
由于纳米二氧化钛的超亲水性，其表面很难形成液滴，可见二氧化钛在可见光照射下可氧化降解碳氢化合物。
这种技术效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面上应用，在它们的表面涂覆一层纳米二氧化钛薄膜，二氧化钛光催化的使用可以吸附在表面的有机污染物分解为二氧化碳和水，而雨水可以冲刷掉其余的无机材料，为了实现自洁功能。
日本东京大学的研究人员已经成功制备出一种自清洁瓷砖。
在这款新型瓷砖上应用了稀土技术，以特殊工艺将TiO2喷涂在该瓷砖表面，由于二氧化钛同时具有亲水性和厌油性，所以它对水的物理化学吸附力要远大于油，可以非常容易地清除附于其上的油污，不用使用去污剂，也不需要擦洗，只要用水冲洗一下就可以冲走有无。
在紫外线照射下TiO2还会发生光化学反应，生成一种“活性氧”，这种活性氧有分解有机物的功效，利用它的这种功可以短时间内将瓷砖表面的污物清理干净，杀死细菌。
该材料不仅仅应用于瓷砖也可以当作涂料来使用，对处理一些难以擦除的污点特别有效。
如果在建筑物的墙上涂覆该涂料，将很难产生污点，即使产生污点，一场大雨就可以将污点清除。
4.5染料敏化太阳能电池
太阳能是一种可以再生的清洁能源，并且可以被人类广泛使用，因此要合理有效的利用太阳能，而太阳能发电则是利用太阳能的主要形式之一。
半导体太阳能电池是一种可以把太阳能直接转换为电能的器件，而且该器件具有效率高、使用寿命长、重量轻、性能稳定可靠、使用方便等优点，具有很高的应用效果。
其中的典型代表有基于纳米二氧化钛半导体电极材料的染料/量子点敏化太阳能电池。
染料敏化太阳能电池的探究可以追溯到第十九世纪初的照相术。
1837、达盖尔制造了世界上第一张照片。
两年后，FoxTalbot用卤化银制作相片，但由于卤化银晶体的禁带宽度较大，对长波长可见光没有反应，所以照片的质量并没有多少提高。
1883年德国光电化学专家Vogel发现有机染料在卤化银乳剂对较长的波长敏感，这是最早的报道影响染料敏化。
有机染料分子扩大了使用的银金感光胶片，使其可见光响应红光和红外波段，这使得“全色”光谱的黑白胶片和现在的彩色胶片成为可能。
1887年Moser将染料敏化效应应用于卤化银电极，将染料敏化的概念从摄影领域延伸到光电化学的领域。
1964、Namba和Hishiki发现同一染料无论是对照相术还是对光电化学都是非常有效的。
在染料敏化领域这是一个重要的事件，但在这个时候不能确定它的机制，即难以确定到底是是通过电子转移或通过能量转移来实现敏化到底的。
直到上世纪六十年代，德国Tributsch发现染料吸附在半导体上得时候在一定条件下会产生电流，使人们意识到在基态跃迁到激发态后，注入半导体光电子转移导带电子从染料光制成的根这一现象的原因。
这一发现为光电化学电池的研究奠定了基础。
但因为当时的光电化学电池采用密集的半导体薄膜、染料在膜表面的单分子层吸附，和单一染料只能吸收很少的阳光，多层染料和阻碍电子转移，使光电转换效率很低，达不到应用水平。
后来它是由分散的粒子或大的表面积的电极，以增加吸附量的染料，但并没有取得很好的效果。
1988年Gratzel小组钌染料敏化的表面粗糙度的因素的基础上，对粗糙因子为200的多晶氧化物TiO2薄膜，用Br2/Br电化学氧化制造出了太阳能电池，对单色光有12%的转换效率，这在当时是最好的结果。
1991年O'Regan等人[75]使用纳米多孔TiO2薄膜为光阳极，在可见光的表面吸附层具有较强的可将吸收能力、能级水平和TiO2匹配的染料，TiO2染料分子吸收可见光导致染料敏化，TiO2染料太阳光的吸收和光诱导电荷转移到TiO2导带，可以实现有效的电荷分离，已发展到如过渡金属Ru配合物染料的纳米晶膜TiO2太阳能电池，光电转换效率达到7.9%～7.1，光电流密度高达12。
由于成本低，制备工艺简单，性能稳定，而且无毒，这种太阳能电池已引起各国研究人员的广泛关注。
染料光敏化TiO2的制备一般涉及三个基本过程:
1）将相匹配的染料吸附在纳米多孔二氧化钛表面;
2）吸附态染料分子光照下被光子激发;
3）激发态的染料分子反应产生电子并注入到半导体的导带上。
由上述条件可知，要获得有效的敏化至少要满足：
染料要能吸附在TiO2表而上以及所用染料激发态的电位与半导体导带的电位相匹配。
染料敏化太阳能电池的工作原理如图4所示。
（1）在太阳光照射条件下染料分子由基态跃迁至激发态;
（2）激发态的染料分子将电子注入到与之相匹配半导体的导带；
（3）电子由染料分子至导带再到导电基底最后流入外电路中;
（4）注入导带的电子与氧化态染料复合:
（5）注入TiO2导带的电子与氧化态的电解质复合;
（6）氧化态的电解质接收电子后被还原;
（7）还原态的电解质将氧化态的染料还原再生。
2007年，Shankar等人[76]在钛片上研究制得长度有220um而且高度有序二氧化钛纳米管阵列，并组装成被射式DSSC，实验研究表明DSSC光电转换效率达到6.89%。
2011年，中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室材料表/界面研究组在《JournalofMaterialsChemistry》上发表了有关TiO2纳米管研究的亮点，这篇文章成为该杂志2011年5月阅读次数最多的文章之一。
这篇评述文章是对目前TiO2纳米管基太阳能电池研究工作全面性的总结，详细综述了：
TiO2纳米管（用于制备高性能太阳能电池）的制备、优化TiO2纳米管太阳能电池结构、太阳能电池的应用及发展前景。
4.6隐形材料
红外和雷达的小粒子的发射率是较大的比表面积较大的，可以吸收部分的红外和雷达波，从而降低反射波和红外线，减少反射信号，达到隐身的目的，目前已被用于军事领域。
4.7化妆品
紫外线是一种阳光中对人体有害的光波。
过多的紫外线照射，皮肤会产生红斑、色素沉着，皮肤老化，严重会导致皮肤癌。
近年来，随着人们对紫外线的认识的提高和健康意识的增强，防晒化妆品的开发和应用已逐渐成为一个热门的研究课题。
但在过去的防晒霜一般就是对二苯酮、邻氨基苯甲酸、水杨酸酯、对氨基甲酸等有机化合物，不稳定，寿命短，且副作用大，有一定的毒性和刺激性。
如果你加的太多，会产生化学过敏，甚至可能导致皮肤癌。
TiO2具有紫外光吸收和良好的化学稳定性、热稳定性、无毒性和某些特性。
超细TiO2由于颗粒尺寸较小（透明），更活跃，更强烈的紫外线吸收。
此外，它还具有良好的消色力、遮盖力、清晰的色调、较低的耐磨性和良好的分散性，TiO2是化妆品中应用最广泛的无机材料。
纳米TiO2是透明的，可以阻挡紫外线，通过可见光同时又有优良的安全性，这是一般化妆品原料没有的很多优秀功能，作为优秀的防晒剂，用于防晒化妆品系列化妆品。
由于纳米TiO2是透明的，可以穿透可见光，它也可以用来创建一个透明的皮肤护理霜，这款面霜霜体细腻，具有天然的皮肤感觉，色泽自然，克服了有机物和一些染料级别的TiO2不透明，使皮肤显得苍白不自然的缺点。
由TiO2在化妆品中的不同作用，可以用不同质量的TiO2。
因为二氧化钛具有白度和不透明度这两个性质，因此化妆品的颜色范围可以非常广泛，作为一个白色的添加剂，一般使用锐钛矿型TiO2。
从折射率来看，金红石为2.7，锐钛矿为2.3。
因此，金红石型紫外光散射能力较强，吸收力较弱。
从稳定性、增强的屏蔽效应和降低光催化活性，减少光角度的危害，在化妆品中应采用金红石型TiO2。
化妆品对TiO2的纯度要求高，对有害杂质含量的要求很严格
4.8抗菌剂
抗菌剂一般都是有机物质，这些抗菌剂广泛用于食品、洗涤剂、纺织品以及化妆品。
但他们有耐热性差的缺点，易挥发，容易分解产生有害物质，安全性差等。
为此，我们积极开发和研究了一些无机抗菌剂，其中就有超微细二氧化钛。
产品的制作中需添加一定量的抗菌剂，因此选择抗菌剂必须遵循以下原则:
（1）对人体安全无毒，对皮肤没有刺激性;
（2）抗菌能力强，抗菌范围广;
（3）无臭味、怪味，外观颜色要浅;
（4）热稳定性好，高温下不变色、不分解、不挥发、不变质;
（5）价格便宜，来源容易等。
纳米二氧化钛是是由无机成分组成，无毒，无味，无刺激性，良好的热稳定性和耐热性，本身是白色的，完全符合上述原则。
目前，具有优异的抗菌性的纳米二氧化钛已经成为研究和开发的热点之一。
纳米二氧化钛广泛应用于抗菌水处理装置、食品包装、日用品（抗菌地板，抗菌陶瓷卫生设施），抗菌餐具和砧板，抗菌地毯、抗菌砂浆、抗菌涂料、抗菌不锈钢板、抗菌冰箱等生产，医用敷料和医疗设备，以及其他耐用消费品。
余济美[78]发明了一种制备高光活性高杀菌性的介孔大孔二氧化钛薄膜的方法，特别是对鱼缸水杀菌的光活化介孔二氧化钛薄膜的制备方法及其应用。
本发明还涉及海水、自来水或其他水净化、杀菌和净化技术。
该方法包括制备二氧化钛薄膜和薄膜的孔径大小的控制。
在普通玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、不锈钢、陶瓷基板的基底以溶胶-凝胶法制备介孔TiO2薄膜。
将造孔剂（或模板）加入到介孔TiO2薄膜的制备中。
成孔剂是一种双亲性三嵌段共聚物复合物，通过调节共聚物的平均分子量和共聚物的加入量，可以调节薄膜的孔径和分布。
将TiO2薄膜制成介孔薄膜，其杀菌活性和光催化活性可提高约1倍。
4.8汽车涂料
在国外的无机纳米材料在豪华轿车面漆的成功典范：
当你在路上看到一辆车接近时先是紫色，慢慢接近，它会变成红色，从前面的你，它是黑色的，然后变成绿色，最后当它远离，并进入玻璃膜的颜色。
这是所谓的彩色车。
变色的汽车涂料，并不是一个真正的变化，但从不同角度来看是不一样的车身颜色。
核心技术是一种新型的纳米汽车涂料。
添加纳米TiO2与铝粉混合颜料或纳米TiO2包覆云母珠光颜料在油漆和涂料可以产生神秘而富有变幻的随角异色效应，主要是因为光当入射光射到纳米TiO2粒子，由于其分子尺寸小，蓝色光会发生强烈的散射，结果得到摆脱蓝绿光和红光被铝反射成为正反射光，散射光为蓝相，反射光是黄相强光（金），以不同的角度看到不同的色相。
纳米TiO2的晶粒还有金属光泽效果，珠光效果，闪光效果增色效应，使得我们看到的汽车表面似乎是珍珠闪闪发光，给有深度感和层次感的人。
BASF公司的汽车配色专家SolPanush首次将纳米二氧化钛用于金属色轿车面漆，并于1985年申请了专利。
1989年，美国福特公司首次生产出用纳米二氧化钛配制的金属闪光面漆涂装的“变色”轿车，到1991年世界上已有11种含有纳米二氧化钛的轿车金属闪光面漆问世。
目前，世界上己有福特、克莱斯勒、丰田、马自达等著名汽车制造公司使用含纳米二氧化钛的轿车金属闪光面漆。
5稀土元素钕负载二氧化钛复合材料的研究
5.1样品的制备
5.1.2实验设备
（1）溶胶的制备
将四氯化钛溶液滴入无水乙醇和乙酰乙酸乙酯的混合液中，在冰浴状态下逐滴滴加环氧丙烷，然后再加入掺杂剂硝酸铈，制成溶液A；
将间苯二酚加入搅拌中的无水乙醇和糠醛混合溶液中，充分搅拌溶解后制成溶液B；
在冰浴状态和搅拌下将溶液B逐滴地加入到溶液A中，继续搅拌后得到溶胶；
其中所述的溶胶中硝酸铈占无水乙醇、间苯二酚、糠醛、环氧丙烷和乙酰乙酸乙酯的总质量分数的0.04~0.2%；
其中四氯化钛占无水乙醇、间苯二酚、糠醛、环氧丙烷和乙酰乙酸乙酯的总质量分数的9.02%；
其中环氧丙烷的量按四氯化钛与环氧丙烷的摩尔比，即四氯化钛：
环氧丙烷为6；
其中糠醛和间苯二酚的质量占无水乙醇、间苯二酚、糠醛、环氧丙烷、和乙酰乙酸乙酯的总质量百分比为10%，且糠醛与间苯二酚的摩尔比，即糠醛：
间苯二酚为2：
1；
其中乙酰乙酸乙酯的量按四氯化钛与乙酰乙酸乙酯的摩尔比计算，即乙酰乙酸乙酯：
四氯化钛为0.6；
（2）溶胶的老化
将步骤
（1）所得的溶胶在70℃的水浴锅中，进行老化5~7天得到凝胶；
（3）溶剂交换
用环氧丙烷浸泡步骤
（2）老化后的凝胶5-10天，置换出其中的水和氯离子得到二氧化钛/有机杂化湿凝胶；
（4）超临界干燥
对步骤（3）所得到的掺铈的二氧化钛/有机杂化湿凝胶在高压釜中进行超临界干燥得到掺铈二氧化钛/有机杂化气凝胶；
上述超临界干燥所用的干燥介质为正己烷，掺铈二氧化钛/有机杂化气凝胶在干燥介质临界压力6MPa、临界温度240℃下保持1h后，再进行泄压，泄压速度控制在将高压釜内压力从临界压力6MPa下降为0MPa所需时间为1~2h;
（5）炭化
对步骤（4）所得的掺铈二氧化钛/有机杂化气凝胶在炭化炉中进行炭化，控制升温速率为2℃/min，将温度从室温升至800℃，在氮气氛围保护下炭化3h，最终得到掺铈二氧化钛/炭杂化气凝胶材料。
5.2样品的表征
主要通过SEM对样品的形貌进行表征；FTIR和XRD对样品的纯度和晶型进行表征；紫外可见漫反射光谱表征样品对光的吸收。
紫外可见扫描光谱是对样品吸附和紫外屏蔽性能的表征。
具体表征方法如下：
（1）扫描电子显微镜（SEM）
SEM是用来表征气凝胶的表面微观形貌、孔结构分布及气凝胶微观交联结构的。
先将样品在玛瑙研钵中研成粉末，经离心洗涤分离数次后的样品用乙醇溶液分散并稀释数倍，用毛细管滴到样品台上，室温下干燥后喷金60s，使用扫描电镜，电压为15kV，电流为50mA下观察样品的形貌和粒径。
（2）X射线衍射（XRD）
制备的样品放在烘箱中干燥，取适量样品研磨，进行预处理。
采用X射线衍射仪，X射线源为CuKɑ线，波长为1.5418nm，扫面速度每秒0.02°，扫射角度范围为20°~90°，对样品的晶型结构分析。
（3）红外光谱仪（FTIR）
待测样品先用去离子水和无水乙醇润洗三遍，真空室温干燥24h。
采用溴化钾压片法，使用红外光谱分析仪，测定样品的FTIR图谱，可以表征材料含有的-OH、C=O、C=C、N=N等基团，波数范围为400~4000。
5.2.1XRD
为了表明样品经过高温煅烧后的晶体结构,对制备的样品进行了X-射线衍射测试。
图3.3显示了所制备的TiO2/C复合材料的XRD谱图，对比立方相炭气凝胶的标准卡（JCPDS34-0394）能够看出制备的TiO2/C复合材料的特征衍射峰2θ分别为28.47°、、47.48°、56.30°时分别对应的锐钛矿型结构晶体的（111）、（220）和（311）的晶面反射峰，和标准卡的吻合度很高而且图中基本无其它的衍射峰，说明所制备的样品的纯度比较高；此外，图中各衍射峰比较尖锐，说明样品的结晶性很好。
所示为所制备的炭气凝胶的SEM图像。
这些气凝胶的表面形态是由相互交联的颗粒组成的，这些颗粒的尺寸随着碳酸钠的加入量的增多而变大。
碳酸钠的加入能影响原始溶液的PH值，原始溶液的PH值又强烈的影响溶胶凝胶化过程和凝胶颗粒的尺寸大小。
间苯二酚和甲醛的缩合反应涉及到两个反应过程：
加成和缩合。
前者是碱催化反应，后者是酸催化反应。
此外PH值还影响分子所处的环境，间苯二酚的羟甲基衍生物带负电，而甲醛在酸性介质中是碳正离子。
这两种电性相反的物质通过静电引力作用团聚在一起，形成较大的粒子。
因此，随着碳酸钠的加入量增多溶液PH有所降低所得的炭气凝胶粒子的尺寸逐渐增大。
5.3光催化性能研究
5.3.1污染物浓度的标定
在实验过程中可以随意选定一个亚甲基蓝的浓度，但是实验所需的吸光度会随着亚甲基蓝的不同浓度呈现出各式各样的曲线，所以就做了在亚甲基蓝浓度不一样的情况下，吸光度随着浓度的变化曲线（如下图2.1所示）：
由上图中的曲线可知，在4~20左右亚甲基蓝浓度与吸光度之间几乎是呈线性关系，由图也可知：
在亚甲基蓝浓度为20mg/l时，在20mg/l左边浓度与吸光度呈线性关系，在20mg/l右边就开始变化了，浓度与吸光度之间的线性关系就不是很明显了，所以在本实验中选定了亚甲基蓝的浓度为20mg/l，在这个浓度的时候，吸光度也高。
5.3.2光催化实验
本实验的光催化反应操作在上海比朗仪器有限公司生产的BL-GHX-V的光反应仪中进行，以50mL的石英玻璃试管作为反应容器，采用500W汞灯作为紫外光源和1000W氙灯作为可见光光源。
光源置于石英冷肼中，通入冷凝水循环以避免温度过高导致实验的误差。
本实验详细操作步骤如下:
1）在分析天平上分别称取定量的6组复合气凝胶，分别加入编号为1，2，3,4,5,6,7,8的试管，1-6号试管为6组样品，7号试管为P25，8号试管为空白实验（空白实验：
指不添加光催化剂实验）。
2）各加入50mL，20mgL-1的MB溶液，加入磁子，放在暗箱中搅拌1h（此时不开光源，使其达到吸附饱和平衡）。
3）打开汞灯，开启冷凝装置，调节灯源功率为500W（此时开始计时），按照间隔20min对标号1-8的试管依次取样4mL（其中步骤二在暗反应40min、60min处取样）。
4）用针头式过滤器过滤出上层清液，调节紫外可见分光光度计的λ=660nm，测量其吸光度。
根据MB溶液吸光度和浓度的关系，MB溶液的去除率W（%）的大小可以依据式3-1进行计算：
3-1
式中：
C0是MB溶液的初始浓度；Ct是对应t时刻时MB溶液的浓度；A0是20mgL-1浓度的MB溶液的初始吸光度；At是对应t时刻时样液的吸光度。
5.3.3紫外光光催化降解性能分析
称取20、30、40mg浸渍的炭气凝胶分别放于5个试管中，6号试管放P25，7号试管做对照空白，再量取50ml、20mg/l的亚甲基蓝溶液分别放于7个试管中，同时放7个磁子于试管中，后将试管放入光反应反应仪中开始实验。
实验进行后开始计时，先进行一个小时的暗反应，在这一个小时内，暗反应40min取一次样，然后用紫外分光光度计测定样品溶液的吸光度，在暗反应60min之后将汞灯打开，调节汞灯的功率为500w，再将冷凝装置打开，在这之后每隔20min取一次样，直到样品溶液进行了240min的反应之后，将光化学反应仪和冷凝装置关闭。
将所得到的数据进行汇总和用origin软件绘图。
由图5.5可知：
炭气凝胶对亚甲基蓝的降解速率随着反应时间的延长而升高，其中B-TiO2/C-Nd2%、B-TiO2/C-Nd4%、B-TiO2/C-Nd8%、B-TiO2/C-Nd10%号样品溶液对亚甲基蓝的降解速率与亚甲基蓝在汞灯光照的条件下自我降解速率差不多，B-TiO2/C-Nd6%号样品溶液对亚甲基蓝的降解速率虽然没有P25对亚甲基蓝的降解速率变化快，但是B-TiO2/C-Nd6%号样品的降解速率也是大幅增长的。
所以由以上的分析可知：
钕的掺杂对。
5.3.4可见光光催化降解性能分析
称取20mg先加稀有元素的炭气凝胶分别放于5个试管中，分别在5个试管中加入磁子，将50ml、20mg/l的亚甲基蓝溶液倒入试管中，后将试管放入光化学反应仪中，打开反应器进行实验，在暗反应进行了一个小时之后开氙灯，调节氙灯的功率为1000w，在暗反应一个小时的过程中，40min取一次样，暗反应结束的时候取一次样，开灯之后每间隔20min取一次样，然后用紫外分光光度计测定吸光度，之后将所得的数值进行汇总，汇总的同时也计算每个先加稀有元素的炭气凝胶对亚甲基蓝的降解速率，然后用origin软件绘出降解速率随着时间变化的折线图。
由图5.6可知稀土元素负载炭气凝胶对亚甲基蓝的降解速率随着反应时间的延长而升高，但是升高的幅度并不是很大，只是在缓慢的升高，所以在灯源为氙灯，即在可见光的照射下，加稀有元素的炭气凝胶对亚甲基蓝的降解速率并不快。
但是相对于P25，稀土元素负载使得二氧化钛具有了可见光催化能力。
5.3.5不同投放量对光催化性能的影响
称取20、30、40mgB-TiO2/C-Nd6%的炭气凝胶分别放于3个试管中，再量取50ml、20mg/l的亚甲基蓝溶液分别放于3个试管中，同时放3个磁子于试管中，后将试管放入光反应反应仪中开始实验。
实验进行后开始计时，先进行一个小时的暗反应，在这一个小时内，暗反应40min取一次样，然后用紫外分光光度计测定样品溶液的吸光度，在暗反应60min之后将汞灯打开，调节汞灯的功率为500w，再将冷凝装置打开，在这之后每隔20min取一次样，直到样品溶液进行了240min的反应之后，将光化学反应仪和冷凝装置关闭。
将所得到的数据进行汇总和用origin软件绘图。
由图5.7可知，适当的催化剂加入量能产生更多的活性物种，增加光催化降解率，过多或者过少都会影响催化剂的催化效率。
当催化剂固含量过多时反应过早的达到平衡。
当催化剂固含量过少时，降解效果不高。
光催化剂固含量较少时，光源产生的光子就不能充分的被转化为化学能，这样就会使得光子的能量没有充分被利用，因此光催化效率就不高。
光催化剂固含量越高时，光催化剂产生的活性基团越多，能够使得光催化剂表面的有机物发生氧化还原反应的量就越多越快，因此，当光催化剂固含量较多时，降解效率较高。
5.3.6样品与P25的光催化性能的对比
在这一小节，我所探讨的是可见光下5种样品与P25之间的光催化性能的比较：
由图中对比发现，一方面：
稀土元素的掺杂让二氧化钛具有了可观的可见光催化活性，提高了二氧化钛光催化剂的使用范围；另一方面，适当的钟掺杂可以提高TiO2的光催化活性，而钟量太多，会降低TiO2的光催化活性。
这主要是因为适量的钟的掺杂可以减少TiO2的颗粒尺寸，从而降低TiO2的微晶尺寸，这样就使得TiO2的比表面积增加，因而可以提高其光催化活性。
6性能对比研究进展
6.1光催化性能研究
众所周知由于二氧化钛的化学性质稳定、丰富、无毒，二氧化钛是比较实用和普遍存在的光催化剂。
二氧化钛光生空穴往往有比较大的氧化能力，能够使一大部分的有毒物质被氧化为二氧化碳。
因此，二氧化钛光催化氧化法污水处理己经被人们大量的研究。
在实验室条件下，作为被降解对象的有毒有害污染物主要为有机气体和有机液体。
因此，二氧化钛光催化降解有机污染物的活性可以分为气相活性和液相活性，比如亚甲基蓝、甲基橙（C14H14N3SO3Na）、甲基蓝（C37H27N3Na2O9S3）、罗丹明B、水杨酸（C7H6O3）等染料废水。
尽管不同的高校和研究所的光催化活性测试系统不尽相同，但其主要原理却是相似的。
6.2催化剂的光降解活性检测
实验室二氧化钛光催化活性一般通过对有机污染物的光降解进行评价。
准确称取一定质量的样品于一定浓度的有机污染物溶液中，放置自制反应器中，加入光催化剂后避光超声30分钟，待其达到吸附平衡后，利用磁力搅拌器搅拌，并用灯（可见光时用1M亚硝酸钠溶液滤除400nm以下的紫外光）照射。
每相隔10分钟取一定量溶液，并对其进行离心分离，取离心分离后的上清液分析。
经测得出有机污染物最大吸收波长为，并测定上清液的吸光度。
根据有机污染物的初始浓度（C0）、吸光度（A0）和光降解t时间（min）后的浓度（Ct）、吸光度（At）计算活性艳红的降解率。
降解率D=（A0-At）/A0
具体实验步骤如下:
1:
配制一定溶度的待处理的有机污染物溶液放置于反应器中，加入所需用量的光催化剂样品。
2:
对上述的悬浮液进行超声。
3:
将超声完成后的悬浮液鼓入空气。
4:
打开冷凝水，开启光源。
5:
每隔10分钟进行取样。
6:
测量并获得所取样品的吸光度。
6.3光催化氧化的必要条件
光催化性能测试要进行一下不同条件的实验:
（1）只加入催化剂不光照
（2）只进行光照不加入光催化剂（3）既不加入催化剂又不光照（4）即加入催化剂又进行光照。
由图5.2可知，光照和光催化剂是使得二氧化钛等光催化剂对
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