半導體在光激發下，電子從價帶躍遷到導帶位置，以此，在導帶形成光生電子，在價帶形成光生空穴。利用光生電子一空穴對的還原氧化效能，可以降低周圍環境中的有機汙染以及光解水製備h2和02。
常見的光催化材料多為金屬氧化物或硫化物，如tio2、zno、cds及pbs等。但由於光腐蝕和化學腐蝕強、難溶解，實用性好的有tio2與zno，其中tio2使用最為廣泛。
tio2的綜合性能最好，其光催化活性最高（高於zno），化學性穩定、氧化還原性強、抗光陰極腐蝕性強、難溶、無毒且成本低，是研究及應用中最廣泛的單一化合物光催化劑。
tio2晶體對催化劑活性的影響很大。其晶型有三種：板鈦型、銳鈦型、金紅石型。以一定的比例共存的銳鈦型和金紅石型混合型tio2的催化活性最高。
4.1奈米ti02光催化劑改性研究進展
從上世紀80年代以來，隨著全球性的環境汙染日趨嚴重，如何有效的控制與治理環境汙染已成為人類面臨和亟待解決的重大課題。在環境汙染治理技術中，奈米材料光催化降解因其可以利用太陽能則被認為是淨化環境的技術革命。由於半導體ti02具有良好的化學穩定性、低成本、耐腐蝕、無毒等優點，被廣泛應用於太陽能轉換與儲存眥、汙水處理、空氣淨化、除菌保潔、自潔防霧等各方面；尤其是奈米技術的迅速發展，奈米ti02成為目前最具應用前景的光催化劑。
但是，目前主要以氧化鈦半導體為主的光催化技術還存在幾個關鍵的技術難題，使其在工業上的應用受到極大的制約。這些問題主要包括：(1)ti02量子產率低(約4％)，最高不超過10％，難以處理量大且濃度高的工業廢氣和廢水：
(2)太陽能的利用率低，以氧化鈦為主的光催化劑只能吸收利用太陽光中的紫外線部分；(3)光催化劑的負載技術不能滿足工業需求，難以同時滿足高的催化活性和特定材料的物理化學效能的要求{也就是說，催化劑進行分離、**和再利用仍是有待解決的問題；(4)光催化反應器缺乏統一標準，雖然日本取得了一些成果，但是反應器的尺寸大小、幾何形狀還沒有統一的標準。一般的光催化反應都在自製的反應器中進行。以上問題中，尤其是ti02光催化劑本身存在的量子產率低、吸收光譜範圍窄等缺點嚴重制約了光催化技術的應用進展。
4.2奈米zno光催化材料的研究進展
作為一種重要的光催化劑，zno體相材料的禁帶寬度為3．2 ev，是極少數幾個可以實現量子尺寸效應的氧化物半導體，因此如何利用簡捷、溫和的技術製備奈米氧化鋅，一直是人們研究的熱點．近年來，人們已利用高效便捷的聲化學法合成出了各種形貌的奈米氧化鋅光催化材料．
zno作為一種半導體材料，室溫下其禁帶寬度約為3．37ev，在波長小於378nm 的紫外光照射下，可以生成光生空穴一電子對，而光生空穴具有氧化性，因此z．-o具有光催化性，且具有價廉、易得、無毒無汙染等特點 。由於zno的諸多優點，使其在環境保護和治理方面具有廣闊的應用前景，因此奈米zno 的製備引起了廣泛關注。奈米zno的製備方法可以根據其製備過程中是否存在化學反應，而分為物理法和化學法。
物理法是利用粉碎技術而得到較細顆粒的zno，但最細粒度只能達到0．1tlm 而非奈米級。因此製備奈米級zno只能應用化學法，化學法又可分為固相法、氣相法以及液相法。
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