二氧化鈦在陶瓷中的妙用

　　在眾多光催化劑中，TiO2半導體催化劑由于具有良好的化學穩定性、安全無毒、光催化活性高和制備成本低等特性而被廣泛應用，是一種理想的光催化自清潔陶瓷制備原料。這些噴、涂、鍍覆膜的熱處理溫度一般低于800℃，目的是使得TiO2以具有較強光催化能力的銳鈦礦相存在于覆膜中。但具有較高光催化性能的銳鈦礦相TiO2是亞穩定相，在高溫熱處理下極易不可逆地轉換為光催化能力較弱的金紅石相，解決這一矛盾是制備TiO2光催化陶瓷的關鍵。

　　二氧化鈦的性質

　　TiO2主要有三種晶型轉變形式，分別為銳鈦礦相、金紅石相和板鈦礦相，銳鈦礦相二氧化鈦和板鈦礦相TiO2均屬于亞穩定相，相對來說金紅石相TiO2是比較穩定的存在狀態，在實際應用中銳鈦礦相和金紅石相TiO2應用比較廣泛，而銳鈦礦相TiO2通常在610~915°C會轉變為金紅石相，金紅石相TiO2的綜合性能均優于銳鈦礦相。

　　TiO2的化學性質也很穩定，TiO2是一種兩性氧化物，它在一定的環境條件下既可以發生氧化反應也可以發生還原反應，這點對于光催化反應來說具有很大的潛在研究優勢，作為光催化劑它既可以氧化環境中的有機污染物，也可以還原重金屬，所以在光催化領域得到了廣泛的關注。

　　二氧化鈦的光催化機理

　　TiO2的光催化機理如下面的簡易圖所示，光照射在TiO2表面，當這個能量大于等于TiO2的帶隙能時，則半導體TiO2受到光激發，價帶上的電子受到激發躍遷到導帶上，在價帶留下一個光生空穴，這樣就使得光生電子和空穴發生分離，導帶上的光生電子是良好的還原劑，價帶上的空穴是良好的氧化劑，從而在導帶上將發生還原反應，最終還原生成超氧負離子(O2-)，價帶上將發生氧化反應，最終氧化生成羥基自由基(OH)。但是發生光催化反應時光生電子和空穴會發生重組，這在很大程度上就阻礙了光催化反應的有效進行，因此如何有效的抑制光生電子和空穴重組也是目前研究的一個熱點。

　　制備工藝

　　目前，TiO2光催化陶瓷的制備方法一般是將TiO2光催化劑或以TiO2為主的光催化劑以噴、涂、鍍等方式覆膜于陶瓷表面上，再通過二次熱處理制備而成的。其中，最常用的是TiO2溶膠涂膜的方法。這些噴、涂、鍍覆膜的熱處理溫度一般低于800℃，目的是使得TiO2以具有較強光催化能力的銳鈦礦相存在于覆膜中。

　　但正是由于熱處理溫度較低，且沒有高溫液相出現，使得玻璃或陶瓷表面上的光催化涂層的附著性能較差，在使用過程中容易磨損、脫落，使得光催化能力降低。提高熱處理溫度，增加光催化涂層和基材之間的附著力是提高其耐磨性和使用壽命的有效方法。但具有較高光催化性能的銳鈦礦相TiO2是亞穩定相，在高溫熱處理下極易不可逆地轉換為光催化能力較弱的金紅石相，解決這一矛盾是制備TiO2光催化陶瓷的關鍵。

　　總結

　　抗菌陶瓷近些年來迅速的占領市場并得到了人們的廣泛關注，一方面是由于社會的發展，人們生活水平的提高，對生活環境的要求隨之提高，另一方面更是由于材料科學技術方法的進步，很多學者投入到此項研究中，為抗菌陶瓷領域的發展作出了很大的貢獻。

　　通過這些研究，TiO2以其獨特的優勢脫穎而出，對TiO2進行大量改性研究最終發現納米級鈦系材料均具有良好的抗菌特性，也因此代表了未來抗菌陶瓷的發展方向。

　　不過雖然納米鈦系材料在抗菌應用方面表現突出，但是它也具有耐高溫性能差、光催化方面對光的要求高等缺點，因此還需要進一步的研究和強化性能，才能解決納米鈦系材料在抗菌陶瓷應用方面的缺陷，從而推動抗菌陶瓷領域的發展。

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