核殼型磁性TiO2納米微球制備及在水處理中的應(yīng)用

曹家煒 ，劉海成 ，，徐樂(lè)中 ，陳 衛(wèi)

（1.蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇蘇州215009；2.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210098）

自1972年人們?cè)陔娊馑囼?yàn)中發(fā)現(xiàn)TiO2電極的光敏效能以來(lái)，TiO2半導(dǎo)體受到了廣泛關(guān)注，并在諸多領(lǐng)域得到研究與應(yīng)用。1976年，Carey等使用TiO2有效降解多氯聯(lián)苯，使得以TiO2為代表的半導(dǎo)體納米光催化材料進(jìn)入人們視野。TiO2半導(dǎo)體材料具有成本低、催化活性強(qiáng)、對(duì)人體無(wú)毒害作用等優(yōu)點(diǎn)，在污廢水處理領(lǐng)域受到科研人員的重視〔1〕。TiO2能高效處理印染廢水、農(nóng)藥廢水等，能將有機(jī)物光催化降解為無(wú)機(jī)小分子，達(dá)到去除污染物的目的。

但在實(shí)際水體處理過(guò)程中，TiO2光催化劑存在回收難、且對(duì)水體造成二次污染的問(wèn)題。磁分離技術(shù)為光催化技術(shù)的改進(jìn)提供了行之有效的思路，在避免水體二次污染的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)光催化劑的循環(huán)利用〔2〕，降低使用成本。其中，核殼結(jié)構(gòu)的磁性TiO2微球由磁核和光催化納米材料復(fù)合物組成，與其他催化劑相比，在催化效率及制作成本方面具有優(yōu)勢(shì)〔3〕。筆者綜述了磁性納米TiO2微球的制備方法，及其在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展，旨在為今后磁性納米TiO2微球在水處理中的應(yīng)用提供參考。

1 磁性納米TiO2微球凈污機(jī)制

類似于其他TiO2材料，核殼結(jié)構(gòu)磁性納米TiO2微球的凈污作用依賴于TiO2的光催化作用。作為一種高級(jí)氧化技術(shù)，光催化反應(yīng)是多相反應(yīng)過(guò)程，可在多種介質(zhì)中進(jìn)行，包括氣相、水溶液相、有機(jī)溶劑相等。

磁性納米TiO2微球的凈污原理以半導(dǎo)體能帶理論為基礎(chǔ)。半導(dǎo)體由1個(gè)低能價(jià)帶和1個(gè)空的高能導(dǎo)帶組成，由禁帶隔開(kāi)價(jià)帶和導(dǎo)帶，當(dāng)使用能量大于其禁帶寬度的光照射時(shí)，TiO2上處于價(jià)帶的電子（e-）被激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶上，在價(jià)帶留下空穴（h+）。被激發(fā)的空穴價(jià)帶和帶有電子的導(dǎo)帶會(huì)重新復(fù)合，并產(chǎn)生能量向周圍發(fā)散，此過(guò)程為電子-空穴對(duì)的復(fù)合。當(dāng)TiO2電子-空穴對(duì)的復(fù)合受到抑制，催化劑就具有氧化-還原的能力〔4〕。在催化反應(yīng)中，TiO2一般與其表面吸附的O2和H2O發(fā)生反應(yīng)，生成活性較強(qiáng)的羥基自由基（·OH）和超氧自由基（·O2-）。

經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)后產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化性或還原性的自由基活性極強(qiáng)，能破壞有機(jī)物的N—H、C—C、C—O、C—H鍵，將有機(jī)物氧化為CO2和H2O等小分子無(wú)機(jī)物，且不產(chǎn)生中間產(chǎn)物〔5〕。由于TiO2在氧化還原方面的特性，使得磁性納米TiO2微球作為理想的光催化劑得到廣泛研究。

TiO2存在對(duì)可見(jiàn)光利用率差、反應(yīng)過(guò)程中電子-空穴對(duì)易復(fù)合等問(wèn)題，研究者開(kāi)始研究TiO2的摻雜改性，包括其他半導(dǎo)體復(fù)合、貴金屬摻雜、有機(jī)/無(wú)機(jī)離子摻雜等〔6〕。摻雜改性后的催化材料減小了禁帶寬度，對(duì)光的可利用范圍變大，與未摻雜的磁性催化材料相比，催化性能有較大提升〔7〕。R.Ocampo-Pérez等〔8〕研究表明，當(dāng) TiO2負(fù)載活性炭（AC）后，TiO2表面的·OH會(huì)與激發(fā)電子在AC表面酸性基團(tuán)的促進(jìn)下產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，提高光催化效率。Y.Chi等〔9〕對(duì)Fe3O4/SiO2/TiO2進(jìn)行Ag摻雜，用于紫外光下羅丹明B（RhB）的催化降解，發(fā)現(xiàn)摻雜Ag后的復(fù)合催化劑在10 min內(nèi)可完全降解初始質(zhì)量濃度為9.58 mg/L的RhB，而未摻雜的催化劑僅能降解80.1%；B.Cui等〔10〕用 Ag 摻雜的 γ-Fe2O3/SiO2/TiO2對(duì)甲基橙（MO）進(jìn)行光催化去除，紫外光照射1 h后去除率能達(dá)到84%，較未摻雜Ag的復(fù)合材料有較大提高。Au摻雜也有良好的提高降解率的作用，C.Y.Li等〔11〕制備的Fe3O4/mTiO2-Au對(duì)亞甲基藍(lán)（MB）的降解率達(dá)到80%，而未摻雜材料的降解率僅有35%。

2 磁性納米TiO2微球的分離與循環(huán)使用

光催化反應(yīng)體系中的磁性納米TiO2微球可在外加磁場(chǎng)作用下完成固液分離，與其他傳統(tǒng)催化劑回收方法（沉降、離心、膜過(guò)濾等）相比，磁分離技術(shù)具有分離快、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)〔12〕。此外，磁分離過(guò)程對(duì)溶液的酸堿度、溫度、離子濃度等環(huán)境條件不敏感，能在各種條件下完成催化劑的分離回收。

磁性TiO2微球分離效率會(huì)影響催化劑的循環(huán)使用，分離效率越高，材料的損失越少，在保持催化性能的前提下可循環(huán)使用次數(shù)越多。M.M.Ye等〔13〕研制了Fe3O4/SiO2/TiO2，在外加磁場(chǎng)下對(duì)RhB進(jìn)行光催化循環(huán)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)18次光催化-磁分離-再次光催化的循環(huán)后，該材料沒(méi)有明顯的質(zhì)量和催化活性損失。材料的磁分離效率受其磁學(xué)性能影響較大，比飽和磁化強(qiáng)度（Ms）越大，外加磁場(chǎng)下的磁分離效果越好。也有研究發(fā)現(xiàn)，磁分離過(guò)程完成后會(huì)有催化活性下降的現(xiàn)象發(fā)生。光催化性能下降的主要原因有：（1）材料自身Ms偏小，在磁場(chǎng)作用下未能完全回收，導(dǎo)致催化劑減少，在不補(bǔ)充材料的前提下，循環(huán)使用時(shí)的材料總量減少，導(dǎo)致整體光催化性能下降；（2）催化反應(yīng)結(jié)束后材料的再生導(dǎo)致其自身性能發(fā)生變化〔14〕，降低催化活性；（3）材料在循環(huán)使用過(guò)程中表面堆積污染物，比表面積減小，微球表面活性位點(diǎn)數(shù)量下降，導(dǎo)致光催化活性降低。

3 核殼結(jié)構(gòu)磁性納米TiO2微球的制備方法

制備核殼式磁性納米TiO2微球的常見(jiàn)方法有液相法和氣相法。其中，液相法因設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作、原料普遍、價(jià)格低的特點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。制備磁性納米TiO2微球時(shí)，研究的重心在于如何制備出比表面積大、球形較好、顆粒粒徑均一且可調(diào)控、在溶液中具有較好分散性的微球，目前常用的液相制備方法主要有溶膠-凝膠法、共沉淀法、溶劑熱法等。

3.1 溶膠-凝膠法

采用溶膠-凝膠法制備核殼式磁性TiO2微球時(shí)，通常使用無(wú)機(jī)鈦鹽或有機(jī)鈦醇鹽作為鈦源，將鈦鹽溶于有機(jī)溶劑，鈦分子經(jīng)超聲處理后水解縮合，使溶液形成組分均一的溶膠；然后加入鐵源充分?jǐn)嚢?，使鈦分子充分包裹在磁核表面，再?jīng)陳化形成凝膠；將凝膠干燥去除表面多余的水與有機(jī)溶劑，干燥后進(jìn)入高溫環(huán)境下煅燒，得到磁性納米TiO2微球。使用溶膠-凝膠法時(shí)，鈦鹽會(huì)在溶液中迅速水解，再經(jīng)煅燒形成具有光催化效應(yīng)的銳鈦礦型TiO2，晶體在煅燒過(guò)程中會(huì)不斷團(tuán)聚，破壞微球的微觀形貌。因此制備過(guò)程中控制微球團(tuán)聚顯得尤為重要。

實(shí)際上，當(dāng)TiO2直接包覆在氧化鐵表面時(shí)，TiO2層會(huì)與氧化鐵產(chǎn)生熔接效應(yīng)〔15〕，不僅改變磁核的性質(zhì)，還會(huì)對(duì)TiO2的光催化活性產(chǎn)生影響。為解決這一問(wèn)題，研究者通過(guò)加入絕緣的中間層（如碳層、SiO2層）來(lái)避免TiO2與磁核的直接接觸。其中，SiO2作為寬帶隙半導(dǎo)體，導(dǎo)帶高且價(jià)帶低于TiO2，受到廣泛關(guān)注。將其作為中間層對(duì)染料等有機(jī)分子有良好的吸附性，能夠增強(qiáng)對(duì)TiO2催化劑上污染物分子的吸附作用，從而提高光催化活性〔11〕；但SiO2中間層引入會(huì)影響磁性TiO2催化劑的磁性，干擾磁分離效果。H.F.Liu 等〔16〕合成了 Fe3O4/SiO2/TiO2磁性微球，通過(guò)磁滯回線對(duì)比了 Fe3O4、Fe3O4/SiO2、Fe3O4/SiO2/TiO2的比飽和磁化強(qiáng)度， 分別為 83.0、60.5、48.6 emu/g，表明TiO2層和SiO2層的包覆確實(shí)會(huì)降低材料的磁性。

B.Chi等〔10〕通過(guò)溶膠-凝膠法制備了 Fe3O4/SiO2/TiO2/Ag核殼結(jié)構(gòu)納米微球。其中，SiO2作為中間層能有效防止Fe3O4的化學(xué)降解，提高復(fù)合材料穩(wěn)定性，并有效阻隔TiO2和Fe3O4在煅燒時(shí)產(chǎn)生熔接作用，增強(qiáng)微球的熱穩(wěn)定性；另外，分散的Ag納米顆粒沉積在TiO2納米外殼表面，形成的Ag-TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以吸引光電子、促進(jìn)電荷分離，有助于電子-空穴對(duì)的分離，提高光催化活性。Y.Liu等〔17〕以溶膠-凝膠法制備了Fe3O4/C/TiO2。磁核與TiO2納米顆粒之間的無(wú)定型碳層能提供豐富的官能團(tuán)，使TiO2在溶膠-凝膠作用下沉積在碳?xì)ね獠?，?jīng)堿水熱過(guò)程后TiO2納米顆粒在微球表面呈管狀排布，呈現(xiàn)出交叉生長(zhǎng)的微觀形貌，碳層穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能使TiO2在碳層周圍包覆均勻，從而使顆粒保持較好的球形。

W.T.Hu等〔18〕在Fe3O4磁核外部逐層包覆 TiO2層、Au納米顆粒、SiO2涂層、Pd 納米顆粒、TiO2層，經(jīng)煅燒后用NaOH蝕刻去除SiO2涂層，得到Au、Pd修飾的 Fe3O4/TiO2/Au/Pd/TiO2磁性雙 TiO2殼微球〔18〕，如圖1所示。微球的雙TiO2層能有效增大催化反應(yīng)面積，去除SiO2涂層后，在微球內(nèi)部形成寬度約為40 nm的空隙，其中貴金屬納米粒子與TiO2雙殼層形成的協(xié)同效應(yīng)能增強(qiáng)TiO2的催化活性。

圖 1 Fe3O4/TiO2/Au/Pd/TiO2合成原理（a）及 SEM 圖（b~k）

溶膠-凝膠法通常用液體化學(xué)試劑（或溶膠）作原料，在均一體系內(nèi)完成原料的混合和反應(yīng)，均勻的液相體系有助于控制微球尺寸，可制得比表面積更大的微球，也有助于其他元素的摻雜和復(fù)合；但同時(shí)也存在制備周期長(zhǎng)、易形成TiO2顆粒團(tuán)聚、粒徑分布范圍較寬等缺點(diǎn)。

3.2 共沉淀法

共沉淀法是較早采用的液相體系金屬氧化復(fù)合物納米顆粒制備方法。共沉淀法能使溶液中的離子在體系中均勻釋放，沉淀劑既可手動(dòng)加入也可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在溶液中生成。用共沉淀法制備磁性納米TiO2微球時(shí)，一般選用四氯化鈦、鈦酸四丁酯、硫酸鈦等無(wú)機(jī)鈦鹽作原料，也可選用TiO2粉末作鈦源。沉淀反應(yīng)需在離子之間的液-液微環(huán)境中進(jìn)行，這一環(huán)境條件可通過(guò)控制整個(gè)反應(yīng)體系的飽和度來(lái)實(shí)現(xiàn)。該液-液微環(huán)境發(fā)生沉淀反應(yīng)的同時(shí)，可保持顆粒之間的分散度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在可控反應(yīng)速度下制備粒徑可調(diào)、純度較高、顆粒均勻的磁性TiO2納米微球。

J.T.Feng等〔19〕采用共沉淀法，以鈦酸四丁酯為鈦源，F(xiàn)e（NO3）3為鐵源，醇-水溶液為反應(yīng)體系，制備出粒徑均一、球形完整且分散性較好的磁性二氧化鈦微球。制備時(shí)加入Zn（NO3）2可使鈦離子與鐵離子之間的鐵氧體晶格產(chǎn)生缺隙，加速光生電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生；此外，Zn2+的加入使Fe3+在空間分布上更均一，在磁場(chǎng)中表現(xiàn)出優(yōu)良的磁相應(yīng)性。黃智淼等〔20〕以廉價(jià)的鈦鐵礦為原料，分別制得FeSO4和TiO2，再用氨水為沉淀劑，通過(guò)共沉淀法制得Fe3O4/TiO2納米微球。制備過(guò)程中加入的氨水使Fe3O4表面富集大量，有利于TiO2在Fe3O4微球表面聚集并形成致密的殼層。

用共沉淀法制備磁性納米TiO2微球時(shí)也存在一些不足，如制備過(guò)程中易引入雜質(zhì)、產(chǎn)率低、不易大規(guī)模制備等。

3.3 溶劑熱法

溶劑熱法是一種以有機(jī)溶劑或水溶液為介質(zhì)制備磁性TiO2的新方法，反應(yīng)通常在高壓釜中進(jìn)行，高溫（高于100℃）、高壓（高于0.1 MPa）環(huán)境下不溶或難溶物質(zhì)通過(guò)溶解、成核、重結(jié)晶過(guò)程，形成磁性TiO2微球。溶劑熱法工藝簡(jiǎn)單，制備過(guò)程在密閉環(huán)境中完成，不會(huì)引入雜質(zhì)，產(chǎn)物純度較高，產(chǎn)物在水中分散性較好，所制備產(chǎn)物的比表面積較大，光催化活性強(qiáng)。

辛鐵軍等〔21〕用溶劑熱法制備了磁性Fe3O4粒子，然后通過(guò)溶劑熱法，以單分散的Fe3O4為磁源，鈦酸四丁酯為鈦源，加入十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）制備出結(jié)晶度好、純度高且分散性良好的磁性TiO2微球（圖2所示）。反應(yīng)在乙醇和乙腈組成的有機(jī)復(fù)合溶劑中進(jìn)行。在Fe3O4制備階段向反應(yīng)體系中加入乙酸鈉，乙酸根包覆在Fe3O4粒子周圍，在磁粒表面構(gòu)成一層帶負(fù)電的羧基層，靜電斥力作用下確保磁性Fe3O4粒子具有良好的分散性；另外，在制備過(guò)程中加入氨水可使Fe3O4磁核包裹的乙酸根吸引NH4+，NH4+吸引鈦醇鹽 TiO-，NH4+作為橋梁連接了Fe3O4磁核與鈦醇鹽，使鈦醇鹽更均勻地在磁核表面水解，使顆粒保持較好的球形。CTAB可吸附在Fe3O4/TiO2表面，使顆粒間產(chǎn)生空間位阻，從而使Fe3O4/TiO2微球在溶液中呈單分散分布。

圖2 Fe3O4微球表面包裹TiO2原理〔21〕

與水溶液相比，有機(jī)溶劑具有沸點(diǎn)低、黏度大的特點(diǎn)，在相同溫度下可產(chǎn)生更大的氣壓，原料更容易生成結(jié)晶；但使用溶劑熱法時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)水解速率過(guò)快，導(dǎo)致微球形貌無(wú)法控制，且對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求較高，如耐高溫、耐高壓。

4 磁性納米TiO2微球在水處理中的應(yīng)用

日常生產(chǎn)生活中會(huì)產(chǎn)生大量含難降解有機(jī)污染物（染料、酚類、農(nóng)藥及抗生素等）的廢水。這些污染物經(jīng)傳統(tǒng)的吸附法、混凝沉淀法、生化法處理后在水中仍有殘留，很難做到完全去除。采用磁性納米TiO2光催化氧化技術(shù)可徹底降解以上難降解有機(jī)物，使有機(jī)物完全轉(zhuǎn)化成CO2、H2O和其他無(wú)機(jī)物，從而達(dá)到凈化水質(zhì)、保護(hù)環(huán)境的目的。

4.1 染料廢水凈化

染料廢水通常含有大量難降解有機(jī)污染物，光催化氧化技術(shù)是處理該類污水的有效途徑。磁性納米TiO2兼具無(wú)毒、效能優(yōu)良且成本低的特性，成為光催化劑的首選。

王俊磊等〔22〕制備了磁性核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4/TiO2納米微球，在250 W高壓汞燈照射下光催化氧化降解RhB溶液，并考察前驅(qū)體鈦酸四丁酯（TBOT）用量對(duì)光催化活性的影響。研究表明，在相同光照條件及去除時(shí)間下，復(fù)合材料的光催化氧化效率隨著TBOT使用量的增加先升后降。TBOT用量在1.0、1.5 mL時(shí)光催化效率達(dá)到最大，繼續(xù)增加TBOT會(huì)使TiO2在Fe3O4微球表面堆積，造成微球表面顆粒團(tuán)聚，影響光催化活性。W.J.Chung等〔23〕制備了Ag摻雜的Fe3O4/TiO2/Ag納米微球，在可見(jiàn)光下對(duì)MO進(jìn)行光催化降解。經(jīng)Ag摻雜后，復(fù)合材料的帶隙能量（1.163 eV）明顯小于 TiO2（3.138 eV），表明該復(fù)合材料能在可見(jiàn)光照射下用作光催化劑，5次循環(huán)使用后對(duì)MO仍有93.1%的去除率。J.Cui等〔24〕摻雜鉑離子制備了核殼結(jié)構(gòu)Fe3O4/SiO2/Pt/TiO2微球，并在可見(jiàn)光下對(duì)橙20染料進(jìn)行光催化降解。鉑離子的摻雜顯著提高了TiO2對(duì)可見(jiàn)光的吸收效果，微球的比表面積有所增加，對(duì)橙20的光催化氧化效率顯著提升。

4.2 去除微量有機(jī)物

城市及生活污水中含有抗生素、農(nóng)藥、激素等難降解微量有機(jī)物。此類物質(zhì)不能在常規(guī)的污水處理體系中被完全去除?？蒲腥藛T基于光催化氧化技術(shù)，開(kāi)展了磁性納米TiO2降解此類污染物的研究。

劉福明〔25〕制備了粒徑約為 18 nm的TiO2/Ni0.6/Zn0.4/Fe2O4納米微球，并對(duì)雙酚基丙烷（BPA）進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)。該復(fù)合材料對(duì)BPA表現(xiàn)出較高的催化效率，經(jīng)3次循環(huán)使用后仍能達(dá)到84%的降解率。J.Li等〔26〕合成了一種具有雙殼納米纖維結(jié)構(gòu)的海膽狀Fe3O4/TiO2/Au納米微球，并對(duì)對(duì)硝基酚（4-NP）進(jìn)行光催化降解。該復(fù)合材料獨(dú)特的TiO2雙殼結(jié)構(gòu)最大程度地增加了TiO2殼層上Au納米顆粒的負(fù)載數(shù)量，光催化氧化降解4-NP的效果顯著。S.Teixeira等〔27〕用 Fe3O4/SiO2/TiO2納米微球?qū)λ协h(huán)丙沙星（CIP）、諾氟沙星（NOR）等微污染物進(jìn)行光催化降解。結(jié)果表明，在600℃下煅燒得到的Fe3O4/SiO2/TiO2納米微球具有較高的銳鈦礦型TiO2占比，在90 min內(nèi)可對(duì)污染物完全降解。

也有學(xué)者開(kāi)展了磁性二氧化鈦復(fù)合微球光催化氧化降解水中的抗生素，如布洛芬〔28〕、膽甾醇半琥珀酸〔29〕等的研究。

4.3 去除酚類物質(zhì)

酚類化合物常用作防腐劑、農(nóng)藥等產(chǎn)品的原料，并隨產(chǎn)品的使用進(jìn)入水環(huán)境。在諸多針對(duì)水中酚類有機(jī)物的去除方法中（如吸附法、高級(jí)氧化法等），利用磁性TiO2納米顆粒的光催化氧化法備受重視。

任學(xué)昌等〔30〕通過(guò)原位合成法制備了Fe3O4/Al2O3/TiO2微球，并對(duì)苯酚進(jìn)行光催化降解。循環(huán)使用5次后，材料磁回收率達(dá)到85.06%，仍具有較高的光催化降解率。 I.Wysocka 等〔31〕分別將 Pt、Pd、Cu 和 Au納米粒子摻雜進(jìn)Fe3O4/SiO2/TiO2納米微球，對(duì)苯酚進(jìn)行光催化降解。結(jié)果表明，Pd和Cu摻雜復(fù)合材料對(duì)苯酚的降解率較高，分別達(dá)到83%、76%；同時(shí)，TOC去除率也較其他材料高，達(dá)到80%。

4.4 水處理中應(yīng)用現(xiàn)狀

TiO2已成為催化氧化領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的光催化劑，但鑒于TiO2材料本身存在的缺陷以及水質(zhì)的復(fù)雜性，單一的納米TiO2微球光催化氧化效率難以進(jìn)一步提升。在實(shí)際應(yīng)用中，為進(jìn)一步提升對(duì)污染物的降解效果，拓展污染物降解范圍，可將納米TiO2微球光催化劑與其他氧化技術(shù)聯(lián)用形成新的催化氧化技術(shù)體系，如光電催化體系〔32〕、O3-TiO2催化氧化體系〔33〕、H2O2-TiO2催化氧化體系〔34〕、Fenton-TiO2催化氧化體系〔35〕等。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

磁性納米TiO2微球兼具TiO2優(yōu)良的光催化氧化能力及磁性材料獨(dú)特的固液分離性能，已在水處理領(lǐng)域展示出初步的應(yīng)用價(jià)值。與粉體形式的TiO2光催化材料相比，球形磁性納米TiO2在應(yīng)用方面具有更大的潛力。制備高效、無(wú)毒、廉價(jià)、易于回收的TiO2納米光催化劑降解水中污染物，將成為未來(lái)水處理領(lǐng)域研究的重要方向。目前，有關(guān)磁性納米TiO2微球光催化技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，未來(lái)可重點(diǎn)從2個(gè)方面深入研究與探索：

（1）通過(guò)適當(dāng)?shù)母男约夹g(shù)，提升材料對(duì)可見(jiàn)光的利用效率，拓展光催化的應(yīng)用環(huán)境。紫外波長(zhǎng)的光是TiO2光催化的適宜光源，同時(shí)也是限制TiO2光催化實(shí)際應(yīng)用的制約性因素。已有研究人員通過(guò)摻雜改性制備了可見(jiàn)光作光源的磁性TiO2微球，但現(xiàn)有研究對(duì)可見(jiàn)光的利用率仍較低，有必要深入研究改性方法或改性材料，進(jìn)一步提升磁性納米TiO2微球?qū)梢?jiàn)光的利用率，滿足可見(jiàn)光環(huán)境中的高效催化需求。

（2）通過(guò)與其他技術(shù)的耦合，構(gòu)建新型光催化技術(shù)體系，拓展磁性納米TiO2微球在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。目前，磁性納米TiO2微球在水處理中的應(yīng)用多在實(shí)驗(yàn)室條件下降解去除模擬配水中的少數(shù)污染物，未充分考慮實(shí)際水質(zhì)的復(fù)雜性，污染物去除效率難以進(jìn)一步提升。雖然已有研究人員將納米TiO2微球光催化技術(shù)與高級(jí)氧化技術(shù)耦合，構(gòu)建了新型光催化氧化技術(shù)體系，但這種體系僅限于幾種化學(xué)氧化劑的加入，應(yīng)用范圍仍不足以覆蓋整個(gè)水處理領(lǐng)域。探究新的輔助技術(shù)，構(gòu)建新的光催化技術(shù)體系，將是拓展磁性納米TiO2微球在水處理領(lǐng)域應(yīng)用范圍的一個(gè)行之有效的思路。