二氧化鈦，俗稱鈦白，粘附力強(qiáng)，不易起化學(xué)變化，并且無毒。它的熔點(diǎn)很高，被用來制造耐火玻璃，釉料，琺瑯、陶土、耐高溫的實(shí)驗(yàn)器皿等。納米TiO2在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方而有許多優(yōu)異性能，能夠把光能轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能，使在通常情況下難于實(shí)現(xiàn)或不能實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)（水的分解）能夠在溫和的條件下（不需要高溫高壓）順利的進(jìn)行。納米TiO2具有獨(dú)特的光催化性、優(yōu)異的顏色效應(yīng)以及紫外線屏蔽等功能,在能源、環(huán)保、建材、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景，是一種重要的功能材料。隨著納米二氧化鈦技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，這里簡要介紹其主要用途。

半導(dǎo)體型的氧化鈦系陶瓷實(shí)際用于空氣－燃料（A/F）比控制的傳感器。這些氧傳感器的原理是基于汽車排出氣體的氧分壓隨空氣－燃料比發(fā)生急劇的變化，同時(shí)陶瓷的電阻又隨氧分壓變化。在室溫下，氧化鈦的電阻很大，隨著溫度的升高，某些氧離子脫離固體進(jìn)入環(huán)境中, 留下氧空位或鈦間隙，晶格缺陷作為施主為導(dǎo)帶提供電子。隨著氧空位的增加，導(dǎo)帶中的電子濃度提高，材料的電阻下降。多空圓片氧化鈦傳感器原件直徑4～5mm厚1mm，并埋入鉑引線或制成薄膜。

MgCr2O4－TiO2多孔陶瓷的導(dǎo)電性由于吸附水而增高，其導(dǎo)電機(jī)制是離子導(dǎo)電。金屬氧化物陶瓷表面不飽和鍵的存在，很容易附水（物理吸附）。但是，MgCr2O4－TiO2高溫?zé)Y(jié)濕敏陶瓷不同于其他金屬氧化物，其表面形成的水分子很容易在壓力降低或溫度稍高于室溫時(shí)脫附，濕度響應(yīng)快。對(duì)溫度、時(shí)間、濕度和電負(fù)荷的穩(wěn)定性高。在實(shí)際中，已經(jīng)用于微波爐的自動(dòng)控制，根據(jù)處于微波爐蒸汽排氣口處的濕敏傳感器的相對(duì)濕度反饋信息，調(diào)節(jié)烹調(diào)參數(shù)。MgCr2O4－TiO2陶瓷還可以制成對(duì)氣體、濕度、溫度具有敏感特性的多功能傳感器。還可以用TiO2為粉料制成涂覆型濕敏元件。

 3防污自清潔材料

1997年，東京大學(xué)的Wang和Fujishima等人報(bào)道了紫外光誘導(dǎo)下TiO2薄膜超親水性的現(xiàn)象，即水與TiO2半導(dǎo)體薄膜表面接觸，當(dāng)受紫外光照射后，接觸角由幾十度迅速變小，*后達(dá)到幾乎0度，這就是TiO2的超親水特性。停止光照，將TiO2在黑暗中放置一段時(shí)間，接觸角會(huì)逐步增大重新恢復(fù)到原始狀態(tài)，若 再經(jīng)照射又會(huì)變成超親水狀態(tài)。 遷移到TiO2表面的光生空穴可以產(chǎn)生“光誘導(dǎo)超親水”現(xiàn)象，這一特性使得TiO2薄膜的研究因其具有自潔凈等多種功能，在實(shí)際生產(chǎn)中可制成自清潔玻璃或外墻磚。建筑物玻璃窗、交通工具的擋風(fēng)玻璃及后視鏡、浴室鏡子、眼鏡鏡片、測量儀器的玻璃罩等物品，在其表面涂敷一層納米TiO2薄膜。即使空氣中的水分或蒸氣凝結(jié)，冷凝水不會(huì)形成單個(gè)水滴而是構(gòu)成均勻的水膜，所以表面不會(huì)形成光散射的霧，也不會(huì)形成影響視線的分散的水滴。表面可維持高度的透明性，可確保廣闊的視野和能見度，保證車輛及交通的**。對(duì)于建筑物的外墻磚來說，一旦表面被油污等污染，由于TiO2的超親水性，污物不易在表面附著，附著的污物在外部風(fēng)力，水淋沖力，自重等作用下，也會(huì)自動(dòng)從TiO2表面剝離下來，不影響視線，起到自清潔的效果，陽光中的紫外線可以維持TiO2薄膜表面的親水特性，從而使其表面具有長期的防污自清潔效應(yīng)。DianaV．Wellia等報(bào)道了一種C－N－F－共摻雜TiO2可見光活性涂層的自清潔作用。這種參雜二氧化鈦薄膜表現(xiàn)出較強(qiáng)的可見光吸收，并且在可見光照射下，光催化硬脂酸分解的活性是C－摻雜TiO2薄膜的5倍多?？傊?，納米TiO2超親水膜技術(shù)在建筑、車輛、工農(nóng)業(yè)和日常生活等各方面具有廣闊的發(fā)展前景。

TiO2對(duì)紫外線具有十分優(yōu)異的屏蔽作用。納米TiO2無毒、無刺激、耐水、無怪味、穩(wěn)定性好，作為紫外線屏蔽劑主要應(yīng)用于防曬化妝品、涂料、塑料、化纖、橡膠等方面。

（DSSC） 由于常規(guī)能源如石油天然氣和煤等化石資源的日趨枯竭，常規(guī)能源的使用造成了極為嚴(yán)重的環(huán)境污染，清潔新能源的開發(fā)倍受關(guān)注，而把太陽能轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存的氫能源和電能都是解決未來能源危機(jī)的主要途徑。目前市場上的太陽能電池主要是晶體硅和非晶硅兩種。這兩種太陽能電池均不理想，前者的成本太高，而后者則面臨壽命短、效率低的致命弱點(diǎn)。三菱電機(jī)集團(tuán)開發(fā)的多晶硅太陽能電池，達(dá)到目前世界*高效率19．1%。20世紀(jì)90年代才出現(xiàn)的光敏染料太陽能電池則有可能成為21世紀(jì)人類利用太陽能的重要工具。該產(chǎn)品是由透明導(dǎo)電基板、二氧化鈦納米微粒薄膜、染料（光敏化劑）、電解質(zhì)和ITO電極所組成。一個(gè)有效率的DSSC，首先即是扮演*重要角色的工作電極，也就是TiO2電極，它必需要能提供染料吸附的表面積、電流的路徑，還必需要具有多孔性的結(jié)構(gòu)來幫助電解質(zhì)的擴(kuò)散。由于納米TiO2粒子所組成的多孔結(jié)構(gòu)，顆粒小（10～30nm）、粗糙度夠大、比表面積也大，能夠提供染料分子很充足的吸附面積，故光敏染料分子化學(xué)吸附在納米半導(dǎo)體TiO2表面，將提高光電陽極吸收太陽光的能力。Sharp公司的染料敏化納米晶TiO2太陽能電池，效率為10．4%。長春應(yīng)化所與瑞士洛桑聯(lián)邦高工Grtzel實(shí)驗(yàn)室合作，對(duì)新的高性能有機(jī)釕染料進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)的光伏性能評(píng)價(jià)，初步制備的電池光電轉(zhuǎn)化效率就達(dá)10．5%與硅太陽能電池相比DSSC的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）二氧化鈦和染料的材料成本都相對(duì)便宜，又可以利用印刷的方法大量制造，基板材料也可更多元化。

（2）可以制成透明的產(chǎn)品，從而可應(yīng)用在窗子、屋頂、汽車頂以及顯示器上；

（3）由于所使用的染料敏化劑可以在很低的光能量下達(dá)到飽和，因此可以在各種光照條件下使用；

（4）光的利用效率高，對(duì)光線的入射角度不敏感，可充分利用折射光和反射光；

（5）對(duì)光陰影不敏感；

（6）可在很寬溫度范圍內(nèi)正常工作，允許工作溫度可高達(dá)70℃，而硅電池的工作性能則隨溫度升高而下降。納米太陽能電池的研究己成為光電化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，但此類太陽能電池也存在一些問題，如染料敏化劑的制備成本較高，另外，還有一個(gè)重要問題就是目前仍舊沿用液態(tài)電解質(zhì)，由于電解液泄漏，電極腐蝕，電池壽命短等缺陷，使得以固態(tài)空穴傳輸材料代替液態(tài)電解質(zhì)制備全固態(tài)納米太陽能電池成為一個(gè)必然方向。目前，雖然已有大量的研究制備出全固態(tài)電池，并取得了一定的成績，但由于大部分光電轉(zhuǎn)換率不很理想仍需進(jìn)一步深入研究。

**是指TiO2在光照下對(duì)環(huán)境中微生物的抑制或殺滅作用。利用納米TiO2的光催化性可充分抑制或殺滅環(huán)境中的有害微生物，使環(huán)境微生物對(duì)人的危害降低。由于納米TiO2的光生電子空穴可以直接和**的細(xì)胞壁或內(nèi)部組分發(fā)生生化反應(yīng)，使**滅活，所以是一種很好的**材料。與常規(guī)銀、銅**劑不同的是，TiO2光催化不僅能夠殺滅**，而且同時(shí)降解**釋放出的有毒物質(zhì)，避免了**被殺死后釋放內(nèi)**造成的二次污染。日本的TOTO公司已經(jīng)將涂覆有二氧化鈦納米膜的**瓷磚和衛(wèi)生陶瓷商業(yè)化生產(chǎn)，用于醫(yī)院、食品加工等場所。Fu-jishima等研究表明納米二氧化鈦光生空穴還能有效的滅活癌細(xì)胞，有望成為一種新型**癌癥的醫(yī)療技術(shù)。

鈦及鈦合金以其優(yōu)良的比強(qiáng)度、耐腐蝕、以及良好的力學(xué)性能在牙科種植體、人工關(guān)節(jié)等矯形外科方面己逐漸占主導(dǎo)地位，成為臨床優(yōu)選的生物醫(yī)用材料。但是鈦及鈦合金也存在諸如生物活性差、植入易產(chǎn)生變形等不足，需要在保證充分利用鈦及鈦合金一系列優(yōu)點(diǎn)的前提下，對(duì)其進(jìn)行表而改性處理，進(jìn)一步提高鈦合金的耐蝕性、耐磨性和生物相容性。*理想的是在其表面涂覆與生物體環(huán)境相匹配的涂層，如羥基磷灰石（Hydroxyapatite簡稱HA）涂層。當(dāng)涂覆單一HA涂層的鈦基材料植入生物體內(nèi)承載較大摩擦力時(shí)，涂層會(huì)因應(yīng)力疲勞而脫落。劉楊等研究表明，通過增加TiO2過渡層可以使脫落問題緩解。

二氧化鈦光催化技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)日本的科學(xué)工作者Fujishima等和Honda在《Nature》雜志上報(bào)道了在光電池中光輻射二氧化鈦可持續(xù)發(fā)生水的氧化還原分解，這標(biāo)志著多相光催化新時(shí)代的開始。隨后1976年，加拿大科學(xué)家Carey等將TiO2光催化應(yīng)用于劇毒多氯聯(lián)苯的降解研究，開始了半導(dǎo)體TiO2光催化應(yīng)用于污染治理的研究。TiO2已成為*有開發(fā)前景的綠色環(huán)保型催化劑，美國將二氧化鈦光催化技術(shù)規(guī)定為解決環(huán)境問題的優(yōu)選技術(shù)。

8．1污水處理方面目前，隨著工業(yè)化、城市化的加快，全世界而臨著水資源短缺、污染嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。中國尤其嚴(yán)重，是世界13個(gè)缺水國家之一。在我國南方城市總?cè)彼康?0%～70%是由于水污染造成的。水污染降低了水體的使用功能，加劇了水資源短缺，對(duì)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施帶來了嚴(yán)重的負(fù)而影響。我國水體污染主要來自兩方而，一是工業(yè)發(fā)展超標(biāo)排放工業(yè)廢水，二是城市化中由于城市污水排放和集中處理設(shè)施嚴(yán)重缺乏，大量生活污水末經(jīng)處理直接進(jìn)入水體，造成環(huán)境污染。目前，采用無毒、快速反應(yīng)、高效率降解、無二次污染的TiO2基催化劑光催化方法治理環(huán)境污染日益受到人們的重視，它在廢水凈化處理過程中發(fā)揮了巨大的潛能。染料廢水、農(nóng)藥廢水、表面活性劑、氟里昂、含油廢水、含重金屬廢水等都可以被納米TiO2所氧化降解。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：降解沒有選擇性，幾乎能降解任何有機(jī)物；反應(yīng)速度快，有機(jī)污染物在短時(shí)間內(nèi)被完全降解生成二氧化碳和水；能耗低，反應(yīng)條件溫和；沒有二次污染。

8．2氣相光催化氧化降解揮發(fā)性有機(jī)污染物方面近年來，由揮發(fā)性有機(jī)物所帶來的空氣污染問題日趨嚴(yán)重。在眾多的治理技術(shù)中，TiO2光催化降解有機(jī)污染物作為一種理想的環(huán)境治理技術(shù)倍受關(guān)注。利用納米TiO2光催化氧化技術(shù)凈化VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）具有以下特點(diǎn)：直接用空氣中的O2作氧化劑，反應(yīng)條件溫和（常溫、常壓）；可以將有機(jī)污染物分解為CO2和H2O等小分子，凈化效果徹底；TiO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，氧化還原性強(qiáng)，成本低，不存在吸附飽和現(xiàn)象，使用壽命長。*近，M．Hussain等成功地合成出一些新型的納米二氧化鈦，這些10～20nm的二氧化鈦具有較高的比表面積。與商業(yè)二氧化鈦相比，對(duì)乙烯（植物組織產(chǎn)生、發(fā)動(dòng)機(jī)排放以及植物和**代謝所產(chǎn)生的一種氣體）具有更高的光催化氧化作用。

有序TiO2納米管陣列薄膜是近年來納米材料研究的熱點(diǎn)之一。這種材料與粉體納米TiO2薄膜相比具有更大的比表面積和更強(qiáng)的吸附能力。同時(shí)，由于TiO2納米管結(jié)構(gòu)所具有的有序陣列結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用該材料后可以提高光生電荷的傳輸壽命并降低其復(fù)合幾率。因此這種材料在高靈敏度氣體傳感器、染料敏化太陽能電池、光解水制氫氣及生物醫(yī)療組織工程等方面呈現(xiàn)出重要的應(yīng)用前景。鑒于能源環(huán)保等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芗{米材料的重大需求，TiO2納米管陣列薄膜將引起越來越多的材料研究工作者的關(guān)注。