文献综述
众所周知，随着经济的迅速发展，能源紧缺和环境污染等问题日益严重，所以开发一种新型环保的污染处理方法尤为迫切。在众多处理污染物的方法中，光催化技术具有绿色环保、降解效率高等优点，为降解污染物、保护环境开辟了一条新道路[1]。TiO2作为一种光催化剂，具有良好的光催化活性，因此利用TiO2光催化技术来降解环境中的各类污染物是可行的。目前，对于TiO2光催化性能的研究有很多，尤其是TiO2光催化技术在降解各类污染物和光解水制氢方面的应用。不断改善TiO2可见光响应活度，增强TiO2光催化效率，使TiO2光催化技术在环境保护方面做出杰出的贡献。
异质结是由两种不同的半导体相接触所形成的界面区域。半导体异质结构一般是由两种或两种以上的不同材料所组成，它们分别具有不同的能带隙。按照异质结中两种材料的导电类型不同，可分为同型异质结（P-p结或N-n结）和异型异质结（P-n结或p-N结）；按异质结中两种材料导带和价带的对准情况可以分为I型异质结、II型异质结和III型异质结。I型异质结的能带结构是嵌套式对准的，窄带材料的导带底和价带顶都位于宽带材料的禁带中；而II型异质结的能带结构是交错式对准的，窄带材料的导带底位于宽带材料的导带中，窄带材料的价带顶位于宽带材料的禁带中；III型异质结是窄带材料的导带底和价带顶都位于宽带材料的导带中。II型异质结可以实现区域内载流子的特殊传输行为，能够导致新颖的物理特性，通过调节异质结构界面可调制器件的电学及光学性能[2]。
半导体/半导体异质结材料是由两种半导体组成的异质结材料，它由于能克服单一半导体的量子产率低且不能利用可见光等缺点而成为光催化领域的新研究方向。目前，对于II型异质结的研究主要集中在IV-VI族、II-VI族和III-V族半导体材料上[3]，在这些材料中，TiO2基半导体由于光电特性良好且价格低廉、制备技术相对成熟而受到广泛关注。TiO2作为一种宽禁带半导体材料，具有优良的物理化学稳定性，而且光电特性优良、价格低廉，在光催化、气敏器件以及太阳能电池等光电领域有着重要的应用前景[4]。然而，TiO2作为光催化剂，也存在本征性缺点：带隙过宽导致只能利用紫外光及电子空穴复合较快而严重影响TiO2的光催化效率[5]。纯TiO2在可见光照射下催化效率很低，需要结合一些窄带隙半导体，比如CdS、V2O5等。其中，CdS由于其禁带宽度（2.42 eV）较小，光电导性和电子亲和能较高，已被应用于光敏化TiO2中，使其在可见光催化作用下提高电荷的有效分离。而纳米异质结材料兼备异质结构与纳米材料的特性，使其具有了更多的优点和性能，为新型光催化剂的研究提供了方向[6]。纳米二氧化钛大小均一、分散性优良、比表面积较大、活性位点多，是一种良好的半导体载体[7]。CdS与TiO2结合后，电子从CdS跃迁到TiO2，减少了电子-空穴复合率，从而提高材料的光敏性能和光催化效率[8]。另一测试结果表明，复合物中CdS量子点为立方晶型结构，形状为球形，粒径小于5 nm，具有很好的稳定性、分散性及发光性能[9]。为了实现TiO2对太阳光谱的吸收，染料敏化、金属掺杂、量子点敏化等手段被应用到TiO2光催化纳米材料制备中，其中量子点敏化由于具有操作简单、成本低廉、耐光腐蚀、理论光电转化率大等特点，受到越来越多的关注。利用量子点能级易于调控、量子产率高和多重激子效应，能够极大地提高TiO2对太阳光的吸收[10]。
TiO2的用途非常广泛，在各个领域都有其应用。主要有：
（1）作新型的高效光催化剂
环保方面：在一定能量的光照条件下，它既能将环境中的有害有机物降解为二氧化碳和水，又可以氧化、去除大气中低浓度的NOx和含硫化合物（如硫化氢、二氧化硫）等有毒气体[11]。
能源方面：利用半导体光电极及电解液构成光电化学体系来制氢[12]，以及合成制备太阳能电池，将贵金属的纳米粒子表面包裹一层纳米半导体材料薄膜形成壳核式结构，然后再沉积于电池中可以提高贵金属的稳定性[13]。
（2）在紫外线的作用下可长久杀菌
实验证明， 0.1 mg/cm3浓度的矿钛矿型纳米TiO2可彻底地杀死恶性海拉细胞，而且随着超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2进行光催化杀死癌细胞的效率也提高[14]。
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