随着社会飞速发展，环境污染已成为一个严重的问题，而光催化技术被认为是目前解决该问题的有效方法之一。材料对光催化反应活性的影响十分重大，它们一直是此领域中的研究热点。经过无数前辈的探索，我们发现钙钛矿型钛酸盐材料相较其他材料对光催化效率的影响更大。本文主要介绍钛酸锶，钛酸钡等钙钛矿型钛酸盐材料的制备方法以及在光催化领域内的应用。
钙钛矿型钛酸盐材料是一类多功能材料,具有优异的光学和铁电性能。此外，钙钛矿材料在居里温度处会发生结构转变，随之其内部产生的自发极化场能有效抑制光生电子-空穴的复合，进而提高光催化效率[1]。因此，近年来钙钛矿型钛酸盐材料在光催化领域中受到极大的关注。
1. 钙钛矿型钛酸盐中几种重要材料
1.1钛酸锶
钛酸锶（SrTiO3）是一种钙钛矿型钛酸盐，为白色粉末状物质，具有较强的氧化还原能力和良好的电子-空穴分离与运输特性。这种材料对环境十分友好，在光催化降解有机污染物过程中，与污染物相互作用生成无机物（CO2和H2O）,达到降解目的。在光催化制氢过程中,光生电子与表面吸附的H＋发生反应生成H2，光生空穴则与表面吸附物反应生成O2。
在探索中，Wu采用高温固相法制备了粒径约为500nm的立方相钛酸锶，降低了禁带宽度，使其在可见光范围内吸收增强[2]。Dong等采用水热法制备了多孔SrTiO3微球,紫外光照射20min即可达到对罗丹明B的100%降解[3]。水热/溶剂热法可通过改变多种因素调控合成产物颗粒的形貌和聚集状态﹐是目前制备SrTiO3光催化材料较常使用的方法。
1.2钛酸钡
钛酸钡是一种强介电化合物材料，被广泛应用于电子陶瓷行业。同时其有着优异的光催化性能，相比其他材料的产氢效率很高。通过简单、快速的方案制备出高纯度的纳米级钛酸钡具有重要意义。
钛酸钡与钛酸锶在制备方法上有很多相同之处，且钛酸钡在光催化降解有机污染物方面也广泛应用。通过Su，Wang等[4]以罗丹明B为目标污染物，进行不同形貌结构的BaTiO3对罗丹明B光降解效率的影响实验中，发现颗粒尺寸/比表面积对于该物质的光催化降解效率具有促进作用。
1.3钛酸铋钠
钛酸铋钠主要有两种结构(Na0.5Bi0.5TiO3和Na0.5Bi4.5Ti4O15），二者均为无铅压电陶瓷，前者为ABO3型钙钛矿结构，后者为更为复杂的层状钙钛矿结构。Na0.5Bi0.5TiO3和Na0.5Bi4.5Ti4O15均可以Na2CO3、TiO2、Bi2O3为原料并通过固相烧结法制备。但是人们对钛酸铋钠的研究主要集中于检测器、燃料电池等领域，而其光催化的研究少有人探索。
1.4钛酸锌
ZnTiO3为纯六方相，形貌为类球形，粒径50 nm左右，带隙为3.55 eV。ZnTiO3晶格中的化学吸附氧和氧空位可以捕获电子和空穴，有利于抑制电子-空穴的复合,从而提高催化活性。钛酸锌体系共有3种结构﹐分别为正钛酸锌(Zn2TiO4)、六方偏钛酸锌(ZnTiO3)以及立方偏钛酸锌(Zn2Ti3O8)。其中，ZnTiO3由于其良好的光催化性能，被认为是最有效的环境应用光催化剂。
Li、Xu等采用水热辅助的溶胶-凝胶法,以CTAB为模板剂合成纳米ZnTiO3，论如下[5]:
1)当催化剂用量为1g/L、RhB初始浓度为5mg/L，pH值为3时，光催化降解RhB效果最好﹐反应150 min后，RhB降解率为93.2%。
2) ZnTiO3光催化剂在降解RhB过程是由·OH、H+ 、·O2共同作用而产生的，·OH、H+的产生量高于·O2的产生量，说明·OH、H+在催化反应中起主要作用。
2.总结与展望
目前，钙钛矿型钛酸盐材料的制备工艺逐渐趋于成熟，但是依旧存在着许多不足:1.许多制备工艺，对设备要求极高、成本较高、能源消耗量较大，安全问题较为严重，因此很难推广至工业生产；2.某些制备工艺虽然可以降低生产成本，但是制备过程中粉体容易团聚，产物颗粒较大、纯度较低，难以在应用市场中推广。因此，对以上问题，可以通过在反应前添加适当的催化剂的方法，降低反应过程中的活化能以及制备过程中所造成的巨大能量损耗，从而降低成本，减少制备过程中的安全问题。此外，对于钙钛矿型钛酸盐在光催化技术上的研究较少，未来应进一步拓宽这一领域。
参考文献：
[1] 展红全，邓册，吴传琦，等．不同形貌钛酸钡纳米晶体的光催化性能研究[J].人工晶体学报，2019,48(2): 190-195.
[2] Wu Ying. Research on broad spectrum response perovskite photocatalytic materials[D].Xiamen: Huaqiao Uni-versity.2017(in Chinese).
[3] Dong W. Li X. Yu J. et al. Porous SrTiO3 spheres with enhanced photocatalytic performance[J]. Materials Letters，2012，67(1):131-134.
[4] 苏然，王晓静, 赵君，李发堂. 高分散纳米 BaTiO3合成及光催化降解罗丹明B综合研究型实验设计[J]. 实验技术与管理. 2020.01.017
[5] 李俊生, 徐美艳, 关天宇, 夏至, 姜黎明, 谭冲, 左金龙. 水热辅助溶胶-凝胶法制备纳米钛酸锌及其光催化性能[J]. 土木与环境工程学报, 2020.004.2096-6717
作者简介：金成阳（2002.08） 男；辽宁省大连市；本科生；研究方向:材料类
