1 引言

随着工业的飞速发展和城市人口的快速增加，水污染问题日益严重，这给人类的健康和生活带来了潜在的危胁，直接制约了社会的可持续发展。然而，随着科技的发展，有机污染物的种类增多，其中很多有机污染物采用传统的理化方法与生物方法难以处理。例如，微生物法处理废水时，废水中的一些有毒的持久性有机污染物可能会导致微生物全部死亡。因此，针对这些生物难降解的有毒有机污染物的处理，需要寻求一种行之有效的方法。光催化技术是近年来为了促进水体净化并同时分解污染物而加紧研究开发的一项有前途的水处理新型技术。TiO2是治理污染物方面颇具吸引力的光催化剂。本文综述了掺杂TiO2气凝胶对废水中有机物光催化降解性能的研究进展。

2 TiO2气凝胶的研究现状

2.1概述

气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚集成纳米多孔网状结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料，它是目前世界上最轻的固体。TiO2气凝胶[1]是由TiO2纳米粒子聚结而构成的三维多孔块状固体材料，具有粒径小、比表面积大、孔隙率高等优点，可以作为催化剂或催化剂载体，在空气净化、污水处理以及有机污染物的光催化降解等领域有着广泛的应用。而且TiO2气凝胶可以克服TiO2粉体回收困难和紫外光利用率低等缺点，在光催化等领域具有广阔的应用前景[2]。

TiO2是一种重要的无机功能材料，在涂料、传感器、介电材料、吸附剂和催化剂等许多方面具有广泛的用途[3]。TiO2半导体的带隙能为3.2 eV ，当用λlt; 390 nm的光照射时，电子从价带激发到导带，此时在价带上会产生空穴，电子和空穴分别与吸附到 TiO2粒子表面的物质作用，显示出很强的氧化或还原能力，使 TiO2具有光催化性[4]。

2.2 TiO2气凝胶的制备工艺

TiO2气凝胶的制备通常由两个过程构成：溶胶#8212;凝胶过程和湿凝胶干燥过程。溶胶#8212;胶法是制备TiO2凝胶或纳米粉体最常用的方法之一。在对TiO2凝胶进行干燥时，常规烧法会引起凝胶骨架收缩和结构损坏，造成颗粒严重团聚，材料的比表面积下降。为解决这一问题，避免或尽量减少凝胶的织构破坏，许多新兴的干燥技术开始应用于凝胶的干燥，其中最有效的方法之一就是超临界流体干燥法[5]。

2.2.1 溶胶#8212;凝胶法

溶胶#8212;凝胶法足种较为重要的制备纳米材料的湿化学方法，在催化新材料、化学传感器、膜、纤维、电子工业等领域有着重要的作用。溶胶#8212;凝胶法制备纳米TiO2主要是以钛醇盐（钛酸四丁酯）为原料，以醇（如乙醇、正丙醇）为溶剂，无机酸（盐酸、硝酸等）作为水解抑制剂，钛醇盐发生水解或醇解反应，生产均匀透明溶胶。溶胶通过进一步缩聚反应，转变为湿凝胶。将湿凝胶在一定温度下干燥，可得到无定形的干凝胶粉体。然后在一定温度下煅烧可得到纳米TiO2粉体。其制备过程如图一所示。