图1-3  氧化锌结构示意图

由于ZnO在室温下具有宽的带隙（3。37ev）和大的激子结合能（60mev），是最有前途的功能半导体材料之一，具有相当的性能，包括光学，磁性，电子和光电催化性能[5-7]，在过去几年中，由于其在太阳能转换[8,9]，光电器件[10]和催化[11,12]等众多技术领域的广泛应用，ZnO的研究大大增加。已经证明，物理和化学性质通常由微观和纳米尺度的形态和尺寸决定。到目前为止，已经有许多方法用来合成不同形态的ZnO，例如六角形双足[13]、纳米棒和纳米微粒[14-16]、纳米管[17]、纳米带[18]、纳米球[19]、 四足体[20,21]、花状结构[22]、分层和复杂的ZnO微结构[23]。这些方法可以分为溶剂热法[24]、溶胶-凝胶法[25]、化学气相沉积法[26]和声化学法[27]。然而，大多数方法通常需要高温度和昂贵的设备，这大大限制了其潜在的应用。其中，溶剂热法是一种有前途的制备ZnO的方法，因为它是一种柔软而环保的途径，通过引起复杂的反应，在正常条件下，在超临界溶剂的巨大自生压力下可能达不到目标物质[28]。目前，通过引入不同溶剂制备了不同形貌的ZnO [29-31]。另外还研究了ZnO六方纳米棒结构，这代表了ZnO的重要研究领域。据报道，一维（1D）ZnO纳米棒阵列可以提高光催化效率[32]。最近研究也表明，微反应器可以改善毛细管内壁上的ZnO纳米棒阵列而有助于提高光催化效率[33]。因此，我们有必要研究没有自组装模板的一维（1D）ZnO微结构的光催化活性。

前面提到，ZnO有很好的成膜特性，是N型半导体。因为ZnO具有相对低的温度系数、相对小介电常数和比较大的光电耦合系数，被应用于各种领域。此外，因C轴取向的ZnO具有比较强的压光和压电效应还被广泛应用于声光、声电装置等。总之，ZnO具有多样的性能、应用广泛、原料丰富、无毒、价格便宜、制备方法多样、工艺相对简单、且易于掺杂改性等优势，是一种在高新技术领域极具发展潜力的薄膜材料。

1。3 二氧化钛

TiO2是一种多晶型化合物，属于N型半导体材料，在自然界中有锐钛矿（anatase）、板钛矿和金红石（rutile）三种结晶形态。图1-4为锐钛矿和金红石两种晶型的晶体结构。板钛矿晶型属斜方晶系，是不稳定的晶型，在650℃以上即转化成金红石型，因此在工业上没有实用价值。锐钛矿型在常温下是稳定的，但在高温下会向金红石型转化。其转化强度受制造方法及煅烧过程中是否加有抑制或促进剂等条件影响。一般在165℃以下几乎不进行晶型转化，超过730℃的时候转化得很快。其中，金红石晶型是二氧化钛最稳定的结晶形态，结构致密，同锐钛矿晶型比有较高的介电常数、密度、硬度和折光率。金红石型和锐钛矿型都属于四方晶系，但具有不同的晶格，因而X射线图像也不同，锐钛矿型二氧化钛的衍射角位于25。5°，金红石型的衍射角位于27。5°。金红石型的晶体细长，呈棱形，通常是孪晶；而锐钛矿型一般为近似规则的八面体。

图1-4  二氧化钛晶型结构示意图

锐钛矿的禁带宽度为3。2 eV，当它受到小于等于387。5 nm波长的紫外光照射的时候，价带上的电子就会获得光子的能量发生跃迁至导带，产生光生电子（e-），而导带中则形成相应地光生空穴(h+)，如图1-5所示。随后光生电子（e-）可以与样品表面吸附的O2反应生成O2－、OH-、H2O和H2O2等活性物质，而光生空穴则与样品表面吸附的OH-离子或H2O反应生成羟基自由基。此外，这些活性物质具有很强的氧化性，可以将绝大多数的有机物氧化降解到CO2和H2O。附图1-6为二氧化钛光催化原理示意图。总之，TiO2作为光催化剂在空气净化、污水处理和消毒杀菌等方面有很好的应用前景。