摘要：半导体光催化剂TiO2由于其无毒无害、稳定性好、催化活性高等优点而备受关注，但其较宽的禁带宽度遏制了对太阳光的利用率，并且量子效率低.为了提高二氧化钛的光利用率，可通过与Cu2O复合对其改性，并形成pn型异质结光催化剂.因其特殊的能带结构和载流子输送特性而备受关注.详细介绍了Cu2OTiO2光催化剂的特性、研究现状以及应用领域，并对未来的研究方向进行了展望.
关键词：
pn异质结； Cu2OTiO2； 光催化
中图分类号： O 614.41+1 文献标识码： A 文章编号： 10005137（2013）05053106
0 引 言
光催化是利用太阳能实现环境净化和产生清洁能源的新型技术.自1972年Fujishima和Honda教授发现了TiO2单晶电极在光的作用下可将H2O分解成为H2和O2[1]，开辟了光催化的研究方向.近些年来光催化的研究得到了迅速发展，尤其在太阳能利用等方面引起了广泛关注[2-5].由于TiO2具有催化活性高、稳定性好、价格低廉、对人体无毒害等优点而备受亲睐，被认为是最具有开发前景和应用潜力的环保型光催化材料，目前已在污水处理、空气净化、抗菌杀菌等领域得到了广泛应用[6-8].但TiO2由于带隙宽（Eg=3.0～3.2 eV），光吸收范围仅局限于紫外光区，而太阳光中紫外线的含量不到5%，使得太阳能利用率低.同时，光生电子-空穴易于复合，量子效率低，在很大程度上抑制了TiO2的实际应用.
在扩展TiO2光催化剂光吸收范围的诸多改性方法中，将带隙较窄的半导体与TiO2复合形成异质结成为有效方法之一.异质结材料由于两种组分为独立的纳米颗粒且又相互结合，表面暴露率高，使其兼有双元组分各自特性的同时又因形成的相互作用力而具有独特的性能.光催化半导体材料按照载流子特性可分为n型半导体和p型半导体.将不同类型的半导体材料复合可得到nn型、pp型和pn型异质结复合材料，通过不同组分间的接触面相连.当两个能级不同的半导体材料复合后，光生电子会迅速注入较低的导带，减少光生载流子的复合概率，还可以将宽带隙半导体的光响应区扩展到可见光区.其中pn异质结由于能够通过敏化作用拓展宽带隙半导体的波长范围且可通过内建电场抑制载流子复合，有利于提高光催化材料性能，因此备受关注[9-12].
Cu2O作为p型半导体，禁带宽度2.0 eV，目前在制氢、超导体、太阳能电池及光催化方面应用广泛.Cu2O是性能良好的可见光催化剂，且储存量大、无毒廉价.但是仍存在光生载流子不稳定、容易复合等缺陷，这样就大大降低其光催化效率.将Cu2O与TiO2复合并构成异质结，可有效拓展TiO2对可见光的响应并分离载流子，提高催化性能.研究者确实发现Cu2OTiO2复合材料较单一组分具有更佳的可见光催化活性[13-16].
4 结论与展望
本文作者详细论述了pn型Cu2OTiO2异质结可见光催化剂的光催化原理、材料特性、研究现状以及应用领域.该材料的研究仍旧需要在如下方面进行深入探索，以实现规模化的实际应用：（1）尚需寻求新型制备方法以获得结合牢固、均匀的异质结构；（2）尚需深入研究异质界面的特性以及对光生载流子的迁移的作用；（3）尚需拓展Cu2O-TiO2材料的应用领域，如固氮、石油泄漏的清除、电子器件、太阳能电池、传感器、能量和数据储存等，为异质结材料的产业化和市场化奠定基础.相信随着异质结理论研究的逐步深入，Cu2OTiO2异质结复合材料将在今后的实际应用中发挥重要作用.
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Abstract：Semiconductor TiO2 photocatalyst has attracted much attention owing to its high stability，high activity and harmless for the healthy.However，the wide bandgap of TiO2 limits the absorption of solar light and the quantum efficiency is still very low.In order to improve the utilization of light，it is a promising way to modify TiO2 with Cu2O and form the pn heterojunction with the unique band structure and excellent photocatalytic.The catalyst property of Cu2OTiO2，its research status and application field were introduced and the potential development in the future was proposed.
Key words：pn heterojunction； Cu2OTiO2； photocatalysis
（责任编辑：郁 慧）