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1 绪论 随着现代工业不断发展和人们生活水平的提高，通过各种途径进入水环境的化学物质(如合成有机物，苯环芳烃类、含硫、含磷、含氮等富营养化合物等）的种类和数量都在急剧增加，对水资源造成了的污染日益严重。水资源问题特别是水污染问题，已经引起世界各地的普遍关注。因为它不仅影响人类存在和现代社会的可持续发展，而且将会成为 21 世纪全球环境资源的首要问题，直接威胁到人类的生存和发展。为了人类社会的可持续性发展，推进生态环境净化和选择无污染的能源供应等新技术的发展是当前的首要任务。 这一问题的严重性唤醒了人们的环保意识，对水资源污染以及难降解有毒化合物在生物体内富积的危害引起了人们广泛关注。目前，虽然一些成分较简单、生物可降解性能较好的废水可通过传统污水处理工艺得到处理。但在进入水体的污染物中，仍有部分化学物质性质稳定，表现出难于被常规污水处理方法除去或生物降解的特性，固而被称为难降解有机物，此类有机污染物危害大，治理难度高，所以其处理技术的研究已经成为环保界的研究热点。 光催化技术是一项在能源和环境领域有重要应用前景的绿色技术。自 1972年Fujishima等在n-型半导体 TiO2 单晶电极上发现了光催化裂解水的反应，标志着光催化研究的开始[1]。光催化原理是在所需光强度照射下，半导体光催化材料表面能受激活化产生电子跃迁，而半导体表面溶解氧分子可以俘获电子形成超氧负离子，而空穴将吸附催化表面的OH-和H2O 氧化成·OH。利用这些离子有效地氧化分解有机物。
1.1 光催化技术的发展历程 光催化技术的发展经过了以下几个阶段：（1）1972 年，Fujishima A 和 Honda[1]采用 n-型半导体 TiO2 电极和铂电极组成光电化学体系分解水为氢气和氧气，并在 Nature期刊上发表了―Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode‖，标志着多相光催化新时代的序幕的揭开。其实采用光催化的方法将光子能量进行转变的光催化反应历史可以追溯到上世纪 60 年代[2,3]，半导体光催化最初研究的目的仅仅是为了实现光电化学与太阳能之间的转化，后来才慢慢开始环境光催化领域。（2）1976 年 John. H .Carey等[4]研究了多氯联苯的光催化降解，是光催化技术在降解环境污染物方面的首次研究工作。（3）1977 年，Yokota T 等[5]发现在紫外光照射下，TiO2对环氧化物具有光催化降解作用，为有机物氧化降解开创了一条新思路。（4）自 1983 年起，A.L. Pruden和 D.Follio 对烃类和苯环芳香烃等一系列有机污染物的光催化反应做了长时间的研究，发现此类有机物都能迅速降解。（5）在1989 年，Tanaka.K等人发现有机物的半导体光催化反应过程由·OH 引起，在体系中加入 H2O2可增加·OH 的浓度。（6）上世纪 90 年代，随着纳米技术的发展和光催化技术在环境保护和有机合成等方面的应用研究发展迅速，纳米级的光催化剂的研究，已引起国内外学者的关注。
1.2 纳米二氧化钛颗粒的基本研究 1.2.1TiO2发展概况 人们对光催化剂的认识始于 1972 年,首先是 Fujishima 和 Honda 报道了他们的研究,发现用光照射到 TiO2表面时, TiO2单晶电极可以将水分解掉,使之生成氢气和氧气[6]，正是通过这篇文章,使得人们首次注意到了利用光能发生催化反应的材料,这对研制和合理利用能源起到了很大的促进作用,拉开了多相光催化研究的序幕，由此开始,多相光催化剂成为了广大科研工作者的研究焦点,在整个学术界,掀起了光催化材料的研究热潮，上世纪七十年代,科学家们研究发现,利用紫外光辐射 TiO2 的水溶液时,可以使得有机物分解。这一发现给了环境保护追求者以很大的启迪,人们开始将光催化技术应用于环境污染物处理方面,并展开了广泛的研究，环境污染物利用光能得到降解成为多相光催化中的重要研究方向。在随后的几年中,人们相继发现了许多半导体类的光催化剂,并在光催化降解方面取得了较大进展,使得人们对光催化剂的认识有了更进一步的提高[7,8]。源]自{751^*论\文}网·www.751com.cn/ 二十世纪末,光催化剂的研究得到了较快的发展,随着人们研究的不断深入,开发了许多不同的光催化材料，这些光催化剂都具有较好的性能,特别是TiO2半导体光催化剂,人们利用其特性,在液相中进行光催化降解环境污染物,取得了令人欣喜的效果，但这类催化剂仍存在其自身的缺点,如催化活性较低，回收利用困难，光谱响应范围较窄等[9,10]。因此,还需要广大研究者对光催化剂进行更加深入的研究。 在近十年的发展中,世界各地能源日趋紧张,人们大力倡导环境保护,可持续发展的理念深入人心,研究者们不断寻求性能更好的半导体光催化剂。其中对 TiO2的研究最为深入。人们从事了TiO2的掺杂、复合等改性合成技术的研究工作[11-14],成功的将 TiO2的光谱响应范围拓展到可见光区,使得其可以充分的运用自然界中的太阳光能,达到节约能源的目的,且光催化活性有了提高。人们对光催化降解技术的钻研不断深入,热点问题主要为使TiO2 的光催化活性进一步提高。光催化降解的机理探索和催化剂的回收利用等,同时获得了一些阶段性的成果[15-17]。