智慧科技

紫外线催化 TiO2 消毒技术研究进展

黄 心怡

桂林理工大学环境科学与工程学院

范 博仪

桂林理工大学环境科学与工程学院

鲁 垚

桂林理工大学环境科学与工程学院

DOI: https://doi.org/10.59429/zhkj.v2i2.10331

Keywords: 紫外线催化：TiO2：消毒：改性

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Abstract

紫外线催化 TiO2 消毒技术作为一种高效环保的高级氧化技术，通过紫外激发 TiO2 产生的活性氧（ROS）破 坏微生物结构，在饮用水净化、空气消毒及医疗器械灭菌等领域展现出巨大潜力。文中介绍了 TiO2 的制备方法、不 同晶型结构对催化性能的影响。针对材料实际应用受限于材料光吸收范围窄、光生载流子复合率高、催化剂回收困 难及复杂环境适应性差等问题，综述了不同提高 TiO2 光催化活性的改性方法。此外，还分析了影响消毒效果的关键 因素，探讨了该技术在不同领域的应用现状。尽管该技术已成功应用于水体病原体灭活、VOCs 降解及医疗环境净化， 但其规模化推广仍需开发全光谱响应材料、结合人工智能优化催化体系，并推动低成本绿色工艺。未来，通过多技 术集成与智能反应器创新，紫外线催化 TiO2 消毒技术有望在环境与公共卫生领域实现更高效、可持续的应用。

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References

[1] Zhang Y, Zhou L, Zhang Y. Investigation of UV-TiO2 photocatalysis and its mechanism in Bacillus subtilis spore inactivation[J]. Journal of Environmental Sciences,2014,26(9):1943-1948.

[2] Gao P, Liu J, Zhang T, et al. Hierarchical TiO2/CdS “spindle-like”composite with high photodegradation and antibacterial capability under visible light irradiation[J]. Journal of Hazardous Materials, 2012(229-230):209-216.

[3] 李佳纯,霍新霖,李建业,等.紫外光催化二氧化钛(AOT)与紫外线消毒技术在二次供水系统应用技术比较[C]//中国建筑学会建筑给水排水研究分会第三届第三次全体会员大会暨学术交流会,中国广东广州,2019(4):519-522.

[4] 李进.基于溶胶凝胶法改性制备黑色TiO2及光催化性能研究[D].成都:成都大学,2024.

[5] 段志操.溶胶-凝胶法制备Ni、Co、Ag掺杂纳米TiO2的相组成及光催化性能研究[D].昆明:昆明理工大学,2016.

[6] He J, Du Y en, Bai Y, et al. Facile Formation of Anatase/Rutile TiO2 Nanocomposites with Enhanced Photocatalytic Activity[J]. Molecules,2019,24(16):2996.

[7] Li X, Wei H, Song T, et al. A review of the photocatalytic degradation of organic pollutants in water by modified TiO2[J]. Water Science & Technology,2023,88(6):1495-1507.

[8] 刘卫玲,梁嘉伟,罗文翰,等.α-Fe2O3@TiO2纳米核壳球的制备及光催化清除乙烯性能研究[J].包装工程,2024,45(5):28-37.

[9] 赵璐瑶,张佳丽,张轲,等.介质阻挡放电协同Ag-Cu/TiO2-CS复合光催化剂灭活生物气溶胶的实验研究[J].中国环境科学,2024,44(5):2777-2785.

[10] S S, K V S. Microbial disinfection of water with endotoxin degradation by photocatalysis using Ag@TiO2 core shell nanoparticles[J]. Environmental Science and Pollution Research,2016,23(18):18154-18164.

[11] Ren Y, Han Y, Li Z, et al. Ce and Er Co-doped TiO2 for rapid bacteria- killing using visible light[J]. Bioactive Materials, 2020,5(2):201-209.

[12] Castillo-Ledezma J H, Sánchez Salas J L, López-Malo A, et al. Effect of pH, solar irradiation, and semiconductor concentration on the photocatalytic disinfection of Escherichia coli in water using nitrogen-doped TiO2[J]. European Food Research and Technology,2011,233(5):825-834.

[13] Birben N C, Tomruk A, Bekbolet M. The role of visible light active TiO2 specimens on the solar photocatalytic disinfection of E. coli[J]. Environmental Science and Pollution Research,2017,24(14):12618-12627.

[14] Gao P, Li A, Sun D D, et al. Effects of various TiO2 nanostructures and graphene oxide on photocatalytic activity of TiO2[J]. Journal of Hazardous Materials,2014(279):96-104.

[15] Larumbe N, Moles S, Hidalgo M C, et al. Towards the effective removal of environmental strains of bacteria from real wastewater by heterostructured photocatalysts[J]. Catalysis Today,2025(449):115197.