1.2.3.TiO2材料应用中存在的问题

二氧化钛较宽的禁带宽度和量子效率低仍然阻碍了其发展。二氧化钛的光吸收波长主要集中在紫外区（＜387.5 nm），而实际地面接收的紫外光仅仅只有太阳光的5%左右，可以看出利用率很低。另一方面，由于光载流子易复合，导致量子效率低，以至于常规二氧化钛的量子效率在4%以下。此外，粉状二氧化钛在应用中也存在回收困难问题。

1.3.TiO2光催化氧化机理研究

因为TiO2是一种半导体材料，基于半导体能带理论，可以解释其光催化机理[19]。TiO2在稳态时的电子充满于价带之中，而一系列的空能级轨道的集合体是导带，之间的被称为禁带。有研究显示，锐钛矿型TiO2在pH=1时的禁带宽度为3.2 eV，半导体材料的禁带宽度Eg与光吸收阈值λg的关系有

λg = 1240/Eg

当TiO2表面被λ<387 nm的光（紫外光）照射时，价带上的电子便获取光子能量而发生跃迁，在导带形成光生电子（e-）；而在原来的价带位置则相应地形成光生空穴（h+）。

如果把每一颗分散在溶液中的TiO2粒子都近似的看成是一个小型的短路光电化学电池，那么光电效应所产生的光生电子及空穴便会在电场的作用下各自迁移到TiO2粒子的不同表面位置。水中溶解氧等多种氧化性物质非常容易捕获TiO2表面的光生电子e-，而空穴易于氧化吸附于TiO2表面的有机物或者优先氧化H2O分子，从而形成·OH自由基，然后水中的绝大部分有机物则被·OH自由基氧化，根据具体情况有所不同，即发生直接氧化或间接氧化反应