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TiO2纳米带的制备、改性及其光催化性能的研究
摘要：本文综述了TiO2纳米带的制备方法、改性措施和其在光催化降解废水中的应用。其中，TiO2纳米带的制备方法包括水热法、溶胶-凝胶法、气-液界面法等多种方法，同时本文列举了常用的改性方法，如掺杂改性、负载改性等。最后，本文介绍了TiO2纳米带在光催化降解废水中的应用，包括对废水中有毒有害物质的降解和对污染物的去除效果。
关键词：TiO2纳米带、制备、改性、光催化、废水
一、引言
随着经济的发展和工业化进程的加快，废水污染问题越来越受到人们的关注。废水污染具有时间长、面积大、危害大等特点，给环境和人类健康造成了巨大的威胁。因此，探索新的污染治理技术成为当今研究的热点之一。
光催化技术因其高效、无污染、易实现等优点，已成为解决废水污染的有效技术。TiO2作为一种重要的光催化材料因其价格低廉、稳定性好、无毒性等特点而备受关注。近年来，研究者们已经将TiO2纳米材料应用于各种光催化过程中，并取得了很好的效果。其中，TiO2纳米带因其较大的比表面积和优异的光催化性能成为一个研究热点。
本文综述了TiO2纳米带的制备方法、改性措施和其在光催化降解废水中的应用。
二、TiO2纳米带的制备方法
TiO2纳米带的制备方法主要包括水热法、溶胶-凝胶法、气-液界面法等多种方法。
1.水热法
水热法是制备TiO2纳米带的一种有效方法。其制备过程中，一般先将适量的TiCl4加入到水中，并将其在一定的温度条件下水解沉淀，并通过热处理使TiO2获得纳米带的形态。
Li等人通过水热法合成了单晶体结构的TiO2纳米带，其直径为10-50nm，长度可长达几百微米。该方法简单、操作方便，但需要较长的水解-沉淀时间和较高的温度。
2.溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是将TiCl4或Ti(OC4H9)4等钛源和乙醇、异丙醇等溶剂混合，在稳定的温度和湿度条件下制备TiO2纳米带。
Khalil等人合成了具有大量丝状TiO2纳米带的二氧化钛薄膜，并通过控制钛源的浓度，使得TiO2纳米带的直径和长度可以在不同的尺度范围内控制。该方法操作简单，成本低，具有实用性。
3.气-液界面法
气-液界面法是将TiCl4或Ti(OC4H9)4等钛源在水油两相界面反应，使得沉淀产生纳米带结构。
赵等人采用气-液界面法制备了TiO2纳米带，通过控制溶液pH值、钛源浓度等因素，制备出具有不同尺寸、形态和结构的TiO2纳米带。该方法具有较高的可重复性和较高的转化效率，同时产生的污染物很容易处理。
三、TiO2纳米带的改性
为了提高TiO2纳米带的光催化性能，可以通过不同的改性方法来改善其性能。常见的改性方法包括掺杂改性和负载改性等。
1.掺杂改性
通过将一些掺杂物（如氮、铁、铜等）引入TiO2纳米带的晶格中，可以改变其电子结构，从而增强其光催化活性。
王等人以氨气为还原剂，在水热法合成的TiO2纳米带中引入氮掺杂，制备出N-TiO2纳米带。其表现出优异的光催化性能，可较快地降解水中的亚甲基蓝。
2.负载改性
将一些具有催化活性的物质（如金属、半导体等）负载到TiO2纳米带表面，可提高催化活性和稳定性。
Tang等人在TiO2纳米带表面负载CdS纳米粒子，处理含有RhodamineB的废水液体，所得的COD去除率可达到100%。并且具有较好的循环性，稳定性等方面的优势。
四、TiO2纳米带在光催化降解废水中的应用
TiO2纳米带在处理污水、降解有机化合物等方面表现出良好的光催化降解能力。其光催化降解机理是利用带隙结构和光生电荷的过程，通过与污染物反应来达到净化废水的目的。
Jiang等人在TiO2纳米带中引入氮杂质，并用其降解水中的有机污染物苯酚。实验结果表明，降解率达到97%以上，且具有较好的重复性和稳定性。
总之，TiO2纳米带因其独特的形态和优异的性能，在光催化降解废水方面具有良好的应用前景，其制备方法和改性方式的研究将进一步推动其应用于环境领域的发展过程。
五、结论
本文综述了TiO2纳米带的制备方法、改性措施和其在光催化降解废水中的应用。TiO2纳米带在处理污水及降解有机化合物等方面表现出良好的光催化降解能力，其制备方法和改性方式将进一步推动其应用于环境领域的发展。