二氧化钛纳米管（TiO2 Nanotubes）在环境和能源领域的应用

纳米结构的二氧化钛因其在光学、生物学、电学等方面的独特性质而成为目前研究的热点之一，并被广泛应用于光催化，光电池，传感器和涂料等方面，尤其是管状纳米二氧化钛，因为具有尺寸可控和高度有序的特性，引起越来越多的关注。

二氧化钛纳米管相对于纳米棒，纳米线等一维纳米结构而言，具有更大的比表面积，即可以提供更多的活性中心，使得二氧化钛纳米管在微电子、光催化、光电转换等领域展现出良好的应用前景。

二氧化钛纳米管的应用主要是在环境领域和能源领域两大方面。

1. 光催化降解污染物

二氧化钛是在水处理领域降解有机污染物的应用最广泛的光催化剂之一，特别是针对污水中的难降解有机物，表现出良好的优势和前景。

研究人员利用二氧化钛TIO2纳米管来降解双酚A（BPA）的实验，结果表明，加入二氧化钛纳米管做催化剂后，BPA的降解率达到了80.1%，比加入一般TIO2纳米颗粒时的降解率高了51.1%，说明了二氧化钛纳米管具有良好的光催化性能。

TIO2纳米管对SDBS的光催化降解表现出较高的光催化活性，10min时SDBS约降解12%，20min时SDBS已降解30%。

2. 传感器的应用

TIO2纳米管用在传感器材料中，用来检测氧气，一氧化碳，氢气等，并且已经被证实，TIO2纳米管对一氧化碳，氢气，氨气等气体表现出高敏感性。这种高气敏活性源于TIO2纳米管特殊的形貌结构和在纳米尺寸上的高度对称性。因此可用作汽车尾气传感器，通过检测汽车尾气中的氧气含量来控制和减少尾气中的CO和NOx的污染。

3. 光催化分解水制氢

自从研究人员发现用紫外光照射TiO2可以分解水并制得氢气以来，光催化分解水制氢成为了一个新的研究领域。TIO2纳米管用于光裂解技术中，在波长为320-400nm，能量强度为100m.W/cm2的光照射下，H2产生速率达到了960umol/h.W(24mL /h.W),转换效率达6.8%。在所有报道的光电化学电池中，其H2产生率最高。有研究发现，在光裂解水的过程中，纳米管管状结构有利于光子的吸收，并能降低光生载流子在固体表面的复合程度

4. 染料敏化太阳能电池

为了有效地利用可见光，人们考虑将TiO2纳米管与能有效吸收可见光的有机半导体（染料）相结合，从而实现对可见光的有效利用。

今年来，有关TIO2纳米管的研究越来越多，作为一种新材料，TIO2纳米管具有许多优异的性能。TIO2纳米管作为一维纳米材料，应该侧重于新功能复合纳米材料的研究，科研工作者们通过对TIO2纳米管的掺杂，改性和纳米结构构筑，不同程度地提高了其光催化活性及光电转化效率。