用于環境凈化的TiO2/AC復合材料的制備及其改性研究進展

夏振國，朱穎穎，陳耿，盧宇，王家鋒

（寧波大學海運學院，浙江寧波 315211）

自1972年Fujishima 和Honda[1]發現光照二氧化鈦（TiO2）電極分解水得到氫氣以來，半導體光催化技術逐漸成為催化領域的一大研究熱點。近年來，TiO2由于其光電子傳導效率高、耐腐蝕性強且無毒、無二次污染等優點在環境修復領域得到了廣泛應用[2]。

然而純TiO2由于表面存在大量羥基導致強親水性以及低的比表面積，使得TiO2對有機污染物的吸附能力極弱，進而制約了TiO2的光催化降解效率[3]。將TiO2負載于多孔吸附劑表面，載體的吸附作用所營造的局部高濃度環境可有效提高TiO2的光催化活性，可選用的載體材料包括粉煤灰微珠[4]、氧化石墨烯[5]、沸石[6]、活性炭（AC）[7]等。其中，活性炭因具有良好的電子遷移率、較高的比表面積、堅固穩定的結構組成以及低廉的價格，成為TiO2粒子的良好載體材料[8]。除此之外，活性炭特有的織構（比表面積、孔結構等）和表面存在含氧基團這兩個特性對TiO2/AC 的吸附和光催化能力有著明顯的提升[9-11]。因此，近年來TiO2/AC復合材料的制備與光催化應用性能的研究引起了人們的廣泛關注。

本文旨在介紹TiO2/AC 復合材料的制備方法及其光催化性能，系統歸納匯總了TiO2/AC 復合材料的改性方法，總結了TiO2/AC 復合材料在環境凈化方面的應用。針對TiO2/AC 復合材料在改性機理研究和多組分有機污染物降解的研究不足，提出了其在改性研究與實際應用過程中有待深入研究的方面，為TiO2/AC 復合材料的理論研究和工業推廣應用提供參考依據。

1 TiO2/AC復合材料的制備方法

TiO2/AC 復合材料的制備方法影響著TiO2粒子在活性炭表面的分布情況以及附著力的大小，很大程度上影響著TiO2/AC 復合材料的光催化性能。TiO2/AC 復合材料的制備方法主要分為三大類，即溶膠-凝膠法、溶劑熱法及微波合成法。

1.1 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是利用TiO2的前體制得光催化劑溶膠，將溶膠包裹在活性炭表面上，并在較高溫度下煅燒得到具有理想晶體結構且TiO2粒子附著牢固的復合光催化材料。該制備方法工藝簡單，所制得的光催化劑具有較高的催化活性，表面TiO2粒子分布均勻且不易脫落。Xing等[12]采用溶膠-凝膠法制備了TiO2/AC 復合材料，掃描電子顯微鏡（SEM）圖表明活性炭表面均勻覆蓋TiO2顆粒，局部無明顯團聚現象。此外，TiO2顆粒還沉積在活性炭的中孔上，增強了復合材料的光吸收能力從而提高其光催化活性。Ragupathy 等[13]通過謝樂公式[14]計算負載前后TiO2的晶粒平均直徑，發現活性炭負載TiO2后的晶粒平均直徑由原來的18nm縮減為10nm，平均晶粒尺寸的減小增加了TiO2/AC復合材料的有效表面積。Taoufik 等[15]對AC、TiO2、TiO2/AC 復合材料分別進行紅外光譜分析，在TiO2/AC 復合材料中約1080cm-1處發現了新的吸附帶，說明TiO2顆粒以化學方式附著在活性炭表面，因此附著牢固，不會輕易脫落。Baek等[16]以三氯化鈦為TiO2前體，以強酸離子交換樹脂作為球形活性炭前體，兩者以水為介質混合，并經過洗滌干燥以及高溫煅燒制備TiO2/AC（球形）復合材料，制備機理如圖1所示。強酸離子交換樹脂含有大量的強酸性基團磺酸基（—SO3H），容易在溶液中離解出H+。樹脂離解后，本體所含的負電基團SO3－與溶液中的鈦離子結合，在高溫煅燒過程中揮發性氣體（COx和SOx）逸出，最終形成具有良好孔隙結構的TiO2/AC（球形）復合材料。

采用溶膠-凝膠法制備復合材料時，為了得到晶粒較小的TiO2粒子，通常在管式爐中進行高溫煅燒，這種傳統的加熱方式能量消耗較大，且煅燒溫度過高或煅燒時間過長都可能嚴重破壞復合材料的結構。Pang 等[17]分析不同溫度下煅燒TiO2/AC 復合材料的SEM 圖（圖2），從圖2(b)～(d)可以看出，700℃以下煅燒時活性炭的多孔結構并未發生改變。然而當煅燒溫度升至900℃時，AC的孔隙結構完全破壞[圖2(e)]，其中的碳可能已經轉化為CO和CO2。此外，隨著煅燒溫度升高，TiO2形成較大粒徑的團聚現象更加明顯，這是由于高溫下TiO2銳鈦礦相轉化為金紅石相，燒結作用最終使晶體尺寸增大。Baek等[16]采用溶膠-凝膠法制備TiO2/AC（球形）復合材料過程中發現，當煅燒溫度達到900℃時，SEM表征顯示TiO2/AC（球形）復合材料出現裂紋，且隨著煅燒時間的延長會出現更多的裂紋，造成復合材料的強度損失，導致其耐久性降低。

圖1 微孔和中孔TiO2/AC（球形）復合材料的形成步驟16]

1.2 溶劑熱法

溶劑熱法是指在密閉容器中，利用溶劑或水形成高壓密閉體系，以鈦的無機鹽為原料或利用TiO2的溶膠進行水熱反應制備TiO2/AC 復合材料的一種方法。徐鑫等[18]分別采用溶膠-凝膠法和溶劑熱法制得TiO2/AC 復合材料，表征分析結果顯示，溶膠-凝膠法制得的TiO2粒子以不規則形式附著在活性炭表面，而溶劑熱法制得的球形TiO2顆粒呈柱形生長，均勻覆蓋在活性炭表面。不同溫度下溶劑熱法制得的TiO2/AC 復合材料的中孔和微孔比表面積均大于溶膠-凝膠法制得的樣品，負載的TiO2粒徑則小于溶膠-凝膠法制得的樣品。對甲基橙溶液的光催化降解測試結果表明，溶劑熱法制得的TiO2/AC其光催化效果明顯優于溶膠-凝膠法。從化學反應的機理來看，溶膠-凝膠法的化學方程式為式(1)、式(2)，而溶劑熱法的化學方程式為式(3)、式(4)。

圖2 不同溫度下煅燒TiO2/AC復合材料的SEM圖[17]

采用溶劑熱法時，以[TiO(H2O2)(NH3)]2+形式存在于溶液中，離子粒徑明顯小于溶膠-凝膠法中形成的縮聚物，因而更易被AC 吸附，所以水熱法制備的TiO2能均勻分散到活性炭表面。

Manuel等[19]采用溶劑熱法將TiO2負載到活性炭上，X射線衍射（XRD）譜圖表明在溶劑熱合成后TiO2呈銳鈦礦相，TiO2粒子呈球形形態，顆粒大小接近0.27μm。Sun 等[20]通過溶劑熱法將TiO2負載到活性炭上，SEM表征顯示TiO2在活性炭表面分布均勻，TiO2顆粒的大小為0.5～4μm。采用該催化劑對黃曲霉毒素B1（AFB1）進行降解，經過4 次循環后降解率仍保持在80%以上，說明TiO2粒子在活性炭上附著牢固，不易脫落。

1.3 微波合成法

微波合成法是在溶膠-凝膠法的基礎上改進而來，該方法摒棄了溶膠-凝膠法傳統的高溫加熱方式，采用微波快速加熱。Tian等[21]研究利用微波輻射技術高效制備TiO2/AC 納米復合材料，SEM 和透射電子顯微鏡（TEM）分析表明，制得的TiO2納米顆粒呈球形，在活性炭表面分布均勻。通過實驗確定最佳制備條件為700W 功率微波輻射15min，紫外線對羅丹明B染料光降解30min的去除效率高達98%。同年，該課題組[22]采用相同方法制備TiO2/AC復合材料，考察了微波功率、微波時間、活性炭與鈦溶膠的配比等制備條件對降解甲醛的影響，結果表明在最佳制備條件下甲醛轉化率可達58.68%。

與溶膠-凝膠法相比，微波合成法既節能又不會對載體活性炭造成結構破壞；與溶劑熱法相比，不需要過長的水熱反應時間。Manuel等[23]分別采用溶膠-凝膠法、溶劑熱法以及微波合成法制備TiO2/AC復合材料，并對三種方法制備的TiO2/AC復合材料在光催化降解新型污染物方面的性能進行詳細比較研究。研究發現由于高溫熱處理，溶膠-凝膠法制備的樣品（TiO2/AC-SG）中TiO2的晶體尺寸是溶劑熱法（TiO2/AC-ST）和微波合成法（TiO2/ACMW）的兩倍以上，且孔隙率和比表面積比其他兩種方法要低得多。實驗以布洛芬為目標污染物進行降解，TiO2/AC-MW 表現出的降解性能最佳，TiO2/AC-ST 次之，TiO2/AC-SG 與前兩者相比差距較大。以上研究表明，采用微波合成法制備TiO2/AC 復合材料具有簡便、靈活、反應時間短、制備所得TiO2/AC 復合材料光催化效率高等優點，具有巨大的實際應用潛力。

2 TiO2/AC復合材料的改性

與TiO2相比，TiO2/AC 復合材料在光催化性能上有了很大提升，但仍有進一步提升的空間。TiO2是一種寬禁帶半導體（3.2eV），只能被紫外光激發，但由于太陽總輻射能量的大部分為可見光，紫外光只占4%～5%[24]，加之量子利用效率低，只有一小部分光電反應產生的電子-空穴對到達TiO2/AC復合材料表面引起氧化還原反應，約90%的電子-空穴重新結合以熱的形式釋放輸入能量[25]，限制了TiO2/AC 復合材料的應用。為了改善上述缺點，相關學者開始探索TiO2/AC 復合材料的改性方法。常用的改性方法主要有半導體復合、離子摻雜以及表面貴金屬沉積。

2.1 半導體復合

半導體復合改性的本質是兩種或兩種以上半導體材料彼此之間的相互修飾，對TiO2/AC 復合材料的半導體復合改性即對寬禁帶半導體TiO2進行修飾，制備出活性炭負載TiO2基的二元或多元半導體復合材料。Haruna 等[26]制備了TiO2/AC 復合材料和Cu2O/TiO2/AC復合材料，對比試驗發現，Cu2O有效提升了TiO2/AC 復合材料的光催化活性，這是由于Cu2O 和TiO2之間的p-n 異質結抑制了電子-空穴重組。Otieno 等[27]成功合成了納米復合催化劑TiO2-ZnO，并將其負載于AC 上用于酒糟的光降解。由于ZnO與TiO2偶聯形成一個雜化體系，導致帶隙的減小和電子-空穴對有效分離。此外，ZnO 與TiO2偶聯成雜化物，形成熱穩定材料，利用ZnO的高熱穩定性減輕了TiO2輕微的熱不穩定性，因此ZnOTiO2/AC復合材料具有良好的光催化性能。

Wang等[28]采用溶膠-凝膠法制備粉狀活性炭負載的Bi2O3-TiO2復合材料（Bi-Ti/AC），同時推斷Bi-Ti/AC 復合材料的光催化反應和內部作用原理（圖3）：在反應開始時，大量的磺胺甲嘧啶（SMT）被活性炭吸附到復合材料表面。當太陽光照射時，TiO2價帶的e-遷移到導帶，價帶形成h+；由于Bi2O3和TiO2的電位差，TiO2導帶中的e-向Bi2O3遷移。同時，Bi2O3價帶中的h+遷移到TiO2中，從而延長了e-和h+的存活時間。h+與e-發生一系列反應，生成·OH和·O2-。其中·OH、·O2-和h+為催化降解SMT 的主要活性基團，相對重要性排序為·O2->h+>·OH。

圖3 Bi-Ti/AC光催化反應和內部作用原理[28]

SrTiO3（STO）是一種常用的p 型鈣鈦礦型氧化物，能帶隙為3.7eV，其與n 型TiO2適當的異質結有利于光生電子-空穴對的快速分離[29]，O2可以捕獲光能產生的電子以避免負電荷的積累，從而進一步促進電子-空穴對的分離[30-31]，采用磷酸進行表面修飾已被證明是一種促進催化劑表面吸附O2行之有效的方法[32]。Ali 等[33]采用溶劑熱法制備了SrTiO3/TiO2/AC 復合材料，并采用磷酸進行表面修飾，制備的納米光催化劑在降解高濃度污染物如2,4-二氯苯酚（2,4-dcp）和雙酚A（BPA）方面表現出了優異的光催化性能，與市售TiO2相比降解率提高了3倍。

2.2 離子摻雜

離子摻雜是提高半導體性能最常見、最有效的方法之一。離子摻雜一方面能提高半導體載流子濃度，另一方面可以形成離子陷阱捕獲電子和空穴，從而達到減少電子-空穴對復合的作用。離子摻雜還可以使TiO2/AC復合材料光吸收出現明顯紅移現象，拓寬其在太陽光范圍的應用。根據摻雜離子的不同，主要分為金屬離子摻雜、非金屬離子摻雜和多元素離子共摻雜，其作用效果和作用原理見表1。

表1 TiO2/AC復合材料的離子摻雜改性

2.2.1 金屬離子摻雜

金屬離子摻雜主要包括過渡金屬離子和稀土金屬離子。一般認為過渡金屬離子摻雜提高TiO2/AC復合材料光催化性能的原因有以下幾點：①改變復合材料中TiO2的結晶度或在其禁帶中引入雜質能級，抑制電子-空穴對復合；②拓展TiO2的吸收光譜閾值，提高光子的利用率，使TiO2/AC 復合材料的激發波長紅移至可見光區；③使載流子的擴散距離增大，從而延長電子和空穴的壽命，抑制其復合。

相比過渡金屬離子，稀土金屬離子的摻雜一方面會抑制TiO2納米晶體的生長，使其比表面積增加，從而提高其光催化活性；另一方面稀土金屬具有較寬的光吸收帶，摻雜改性作用效果與光敏劑類似，可提升TiO2/AC復合材料的光吸收能力。

2.2.2 非金屬離子摻雜

雖然金屬離子摻雜可以一定程度上提高TiO2/AC復合材料的可見光催化活性，但金屬離子摻雜也存在自身的缺點，金屬摻雜材料具有熱不穩定性且金屬元素可能作為電子捕獲中心促使光生電子與空穴的復合。非金屬陰離子摻雜能夠改善TiO2的形態，提高TiO2/AC 復合材料的光催化活性。大量文獻報道非金屬陰離子C、N、I、F摻雜TiO2/AC復合材料能夠提高其可見光催化活性，原因可歸納為以下幾點：①非金屬元素代替TiO2晶格中的氧元素，改變電子能級排布，形成晶格缺陷，進而減小帶隙，使得摻雜改性后的TiO2/AC 復合材料光響應范圍擴展至可見光區；②抑制晶粒生長，使得TiO2/AC 復合材料的比表面積增加，催化活性提高；③抑制TiO2由銳鈦礦相向金紅石相的轉變，減少粒子團聚。

2.2.3 多元素離子共摻雜

因摻雜元素不同可將多元素離子摻雜分為非金屬-非金屬共摻雜和金屬-非金屬共摻雜。多元素離子共摻雜改性TiO2/AC 復合材料的方法能實現可見光條件下更高的催化性能，在最佳摻雜條件和摻雜濃度下，共摻雜改性TiO2/AC 復合材料對污染物的降解效果優于相對應的單元素摻雜改性催化劑。Wang等[44]和王佳憶等[45]分別制備了以磁質活性炭為載體的碘氮共摻雜二氧化鈦磁性光催化劑和溴氮共摻雜二氧化鈦磁性光催化劑，光催化實驗結果表明非金屬-非金屬共摻雜改性TiO2/AC 復合材料相較于單元素摻雜，可見光催化反應速率可提高3倍以上。Liu 等[48]以微波合成法制備Ce、N、P 三摻雜TiO2/AC復合材料（Ce-N-P/TiO2/AC），并與單元素摻雜復合材料進行對比，結果表明Ce、N、P 三元素共摻雜TiO2/AC 復合材料禁帶寬度縮減效果最為明顯，使其在可見光區域有良好的光響應性能。

2.3 貴金屬沉積

貴金屬沉積可以有效分離光生電子-空穴對，因此有利于改善TiO2/AC 復合材料的反應效率。當貴金屬與TiO2/AC 接觸時，貴金屬在其表面形成納米原子簇。進行光催化反應時，光生電子在貴金屬原子簇上富集，同時光生空穴向TiO2晶粒表面遷移，解決了電子-空穴快速復合的問題。常用的貴金屬有Pt[49]和Ag[50]。

Su 等[49]以Pt 為電子受體，采用光沉積法對TiO2/AC 進行表面改性，實驗結果表明，Pt 和活性炭均具有增強電子和空穴分離的作用，可以提高TiO2/AC在降解EDTA-2Na模擬廢水的光催化活性。EDTA-2Na 降解反應在2h 內達到平衡，累計去除率59%，且在pH 為4.0～7.2 時，Pt/TiO2/AC 表現出較好的光催化活性，產氫率接近6500μmol/(g·h)。因此，采用Pt/TiO2/AC 降解EDTA-2Na 模擬廢水實現了污染物處理和清潔能源開發的同時進行。

Liu 等[51]在Ag 沉積改性TiO2/AC 復合材料的基礎上對其進行N 摻雜處理，制備機理如圖4 所示。Ag+被還原為單質Ag，并團聚為Ag納米粒子沉積在活性炭表面，外表面被氮摻雜的TiO2包覆。Ag 納米粒子在與TiO2網絡接觸的最外層表面產生等離子體激發，結果光和Ag 納米粒子之間有強烈的相互作用，導致表面傳導電子的集體振蕩。在低于TiO2導電水平的能量區域，結構中的電子密度增加，導致帶隙能量降低。此外，Ag 納米粒子促進了界面電荷轉移過程，生成更多強氧化性物質。N摻雜通過產生一個N 誘導的中間能級降低了TiO2的帶隙，增強了可見光響應。Ag 納米粒子與N 的結合使復合材料的能帶隙減小到1.59eV，大大提高了復合材料在可見光照射下的光催化性能。

雖然貴金屬沉積改性的TiO2/AC 復合材料能有效降解有機污染物，但改性所需貴金屬成本相對較高，目前多數有關貴金屬沉積改性TiO2/AC 復合材料的研究僅限于實驗室。此外需要注意的是，沉積過量的貴金屬會減小催化劑的比表面積，同時團聚的貴金屬還易成為電子-空穴的復合中心。

3 TiO2/AC 復合材料在環境凈化領域的應用

圖4 Ag-N-TiO2-AC制備原理[51]

隨著經濟發展和生活水平的提高，人類社會面臨著愈發嚴峻的環境污染形勢。工業和生活廢水廢氣中常含有難降解的有毒污染物，使用常規的減量和去除手段不能滿足日益嚴格的排放標準要求。TiO2/AC 復合材料利用TiO2光照下產生具有強氧化性能的活性基團，并結合AC 的強吸附性能可以除去大部分難降解有機污染物，具體見表2。

3.1 催化降解染料廢水

染料廢水中的有機污染物絕大部分是芳香基團作為母體且帶有顯色基團的復雜物質，含有的硝基和胺基化合物具有較大的毒性。隨著對織物染色穩定、經久耐用等要求的不斷提高，染整工業中難降解新型染料和助劑的大量研發和使用導致染料廢水可生化性顯著降低。陳偉等[38]以活性炭為載體制備Ce摻雜TiO2/AC復合材料，用于降解模擬染料廢水亞甲基藍溶液。當鈰離子摻雜量為1.5%、亞甲基藍溶液初始濃度為5.5mg/L、樣品濃度為1.5g/L時，60min內光催化降解效率可達72%。

然而TiO2/AC 復合材料粒子較小，難以從處理過的染料廢水中分離出來，因此相關研究人員將TiO2/AC 復合材料負載到磁性材料上以解決分離難問題。Zhu等[52]制備了C摻雜TiO2/AC復合材料并對其進行磁性處理。實驗結果表明磁性處理不僅便于復合材料回收利用，而且磁性物質Fe3O4進一步減小TiO2帶隙，有效擴展C 摻雜TiO2/AC 復合材料的可見光吸收范圍，模擬陽光照射30min后剛果紅去除率達到92.9%。

3.2 催化降解藥物類有機污染物

近年來，隨著藥物使用的增加，許多藥物未被完全代謝而以痕量的濃度持續排入環境中，也被稱為“假性持久性”污染。因此，藥物作為一種新興污染物引起了人們廣泛的關注。閆春燕等[54]制備了TiO2/AC復合材料，在紫外光條件下研究TiO2/AC光催化降解布洛芬的影響因素。研究結果表明：在室溫、布洛芬質量濃度為40mg/L、TiO2/AC 催化劑加入量2.0g/L、溶液pH 3.0的最佳條件下，光催化降解180min時布洛芬的降解率達85.6%。

將光催化技術與超聲波、微波加熱等技術聯用可有效提高光催化反應效率，Kakavandi 等[56]制備磁性活性炭負載TiO2復合材料（TiO2/MAC），在紫外（UV）和超聲（US）照射下應用超聲催化和光催化復合體系催化降解四環素（TC），催化降解過程如圖5所示。實驗表明，光催化與超聲波輻射聯用可有效提高降解率，原因如下：①超聲波傳遞能量可有效加快四環素的運動速率，從而推進催化反應進行；②超聲波增強空化氣泡的坍塌，增加活性氧自由基的形成。在最佳反應條件下，180min 內四環素的降解效率可達93%。

表2 TiO2/AC復合材料在環境凈化領域的應用

圖5 在UV和US照射下TiO2/MAC對TC的催化降解[56]

3.3 催化降解酚類有機污染物

酚類化合物及其衍生物是工業廢水中常見的高毒性、難降解的有機化合物，主要來源于煤化工、石油化工、制藥廠、苯酚及酚醛樹脂生產廠等排放的廢水。對含酚廢水的深度處理具有重要的現實意義，同時也可以在一定程度上緩解水資源供需的矛盾。Gar等[57]制備了TiO2/AC復合材料，為了提高對太陽光的利用率，利用太陽能復合式拋物面集熱器聚集陽光對苯酚進行催化降解。TiO2/AC 光催化降解苯酚的作用受pH 和催化劑用量的影響較大，在pH 為5.3、TiO2/AC 用量為1.2g/L 時，苯酚可在120min完全降解。Yap等[58]制備了活性炭負載氮摻雜二氧化鈦復合材料，以雙酚A為污染物研究了常見無機陰離子對光催化降解的影響，實驗發現大多數陰離子通過以下反應[式(5)、式(6)]清除高氧化物質h+和·OH，對光催化產生抑制作用。

3.4 催化降解揮發性有機化合物

揮發性有機化合物（VOCs）是一種常見的有毒環境污染物，是造成光化學煙霧和平流層臭氧耗竭的重要原因。紫外線照射下光催化可有效降解污染物，但同時會產生大量的臭氧，造成二次污染。Shu 等[59]制備了Mn 摻雜TiO2/AC 復合材料，用于去除和利用臭氧，并通過臭氧輔助催化氧化提高催化氧化降解甲苯。結果表明，2h 內Mn 摻雜改性的TiO2/AC 復合材料對甲苯的去除率接近86%，對臭氧的去除率為100%。在Mn/TiO2/AC催化劑作用下，臭氧催化分解轉化為活性物質，提高了對甲苯的去除率。Tao等[61]制備了TiO2/AC復合材料并利用固定床反應器進行光催化降解甲醇實驗，最佳工藝參數為：空床接觸時間2.45s，空氣吹掃速度0.2L/min，床層溫度55℃，水蒸氣質量分數16%。在此實驗條件下，紫外光照射12h 內甲醇去除率穩定保持在90%左右。

4 結語

TiO2/AC 復合材料具有較高的比表面積、電子遷移率、太陽能利用率以及良好的循環穩定性，已被證實在處理難降解有機污染物方面有著巨大的潛力。但目前的研究仍停留在實驗室階段，實現工業化應用仍有許多問題需要解決。

（1）拓寬微波合成法在制備TiO2/AC 復合材料中的應用。目前TiO2/AC 復合材料的常用制備方法為溶膠-凝膠法和溶劑熱法，制備時間長，能耗高，不符合綠色化學的發展趨勢，一定程度上造成資源浪費。微波合成法從分子水平進行加熱，將微波電磁能轉變為熱能，物質升溫非常迅速。然而目前采用微波合成法制備TiO2/AC 復合材料的研究還比較少，理論知識不夠健全，溫度的上升速度與限度要求較高。

（2）加強TiO2/AC 復合材料的改性機理研究。通過對TiO2/AC 復合材料改性處理能顯著提高其光催化降解性能，使TiO2/AC 復合材料的吸收光區擴展到可見光。然而目前TiO2/AC 復合材料的改性機理還不太明確，粒子之間如何協同作用還有待研究。因此需要加強改性TiO2/AC 復合材料的光催化機理研究，為新型TiO2/AC 復合材料及可見光催化新技術的研究奠定理論基礎。

（3）加強以TiO2/AC 復合材料為基礎的光催化技術與其他環境凈化技術的聯用，如超聲波技術和電化學技術。超聲波技術基于聲空化效應產生的O·、·OH、HO2·等強氧化性物質直接或間接地作用于有機污染物，同時，聲空化氣泡具有促滅光生電子、加速傳質、活化催化劑表面等作用，因而可以提高光催化效率。與電化學技術聯用時，外加電場可提高·OH 產率，使降解效率在相同反應時間內得以提高。