文献综述
随着经济的飞速发展，科技的进步，我国的工业化进程也在不断推进。但由于可持续发展的意识并没有深入人心，许多人以牺牲环境为代价来发展经济，从而导致了环境被不断的破坏，水资源的污染也呈现多样化的趋势。其中常见的污染物包括有毒金属，自然毒素，药物，有机污染物等。常见的净化技术有氯气，臭氧和紫外线消毒以及过滤，吸附，静置等方法。但是，这些方法对新生的污染物往往不是特别有效，并可能导致二次污染，同时对人的身体健康有着明显的和潜在的危害。
传统的废水处理方法与技术存在着效率低、能耗与处理成本高、占地面积大、安全性差等一系列固有的缺陷，已不能适应我国废水成分越来越复杂，浓度越来越高、抗降解能力越来越强等客观形势，难以满足环境保护与可持续发展的要求。
近十年来包括超临界水氧化法、湿式空气氧化法、Fenton试剂法、超声波氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、电催化氧化法等多种高级氧化技术(AdvancedOxidation Processes, AOPs) 越来越得到研究者的重视。
在众多半导体光催化材料中，TiO2因其化学性质稳定，廉价易得，无毒而倍受青睐。当TiO2受到能量大于禁带宽度的光照射时，其价带上的电子激发到导带，形成具有强还原性的光生电子，价带中则相应地形成具有强氧化性的空穴，从而使有机污染物完全氧化生成CO2、H2O以及其它简单无机离子。但是，光生电子与空穴易于复合，导致光量子效率和光催化活性的降低，此外TiO2禁带较宽，只能利用太阳光中5%左右的紫外光，应用上受到极大的限制。因此，如何克服上述缺陷，提高其催化活性具有积极的研究意义。
离子掺杂被是改进TiO2催化性能的重要手段之一。目前正在研究的主要有金属离子掺杂和非金属离子掺杂。
非金属离子掺杂是利用非金属元素取代TiO2 的部分Ｏ元素制成TiO2型的光催化剂。从理论上计算Ｃ、Ｎ、Ｆ、Ｐ、Ｓ取代锐钛矿型TiO2中晶格氧时的态密度，发现由于Ｏ的２ｐ轨道与非金属中能级与其能量相近的ｐ轨道杂化后，价带宽化上移，禁带宽度相应变窄，提高了材料在可见光区的应用；另外掺杂还可以抑制晶粒生长，使TiO2 的比表面积增加，达到提高催化活性的作用。
金属离子影响TiO2 光催化活性的机理非常复杂，有待探讨。很多因素如离子种类、浓度、能级以及目标有机污染物种类等都对掺杂改性效果产生一定影响。有报道认为当掺杂的金属离子半径与TiO2接近时掺杂相对容易；也有报道认为掺杂可以影响TiO2纳米晶的结晶度，且在材料表面引入表面缺陷及提高氧空位的浓度从而改变TiO2的催化活性。掺杂的金属离子可以分为过渡金属离子（如铁离子、钴离子、铜离子）和稀土金属离子（如镧、铈、钕、）。
本课题主要内容包括以过渡金属锆为掺杂元素，探讨锆掺杂二氧化钛制备工艺，通过对样品表征分析、光催化试验，研究锆掺杂、焙烧温度对TiO2 晶型、光催化活性的影响，通过试验研究得出最佳掺杂量、最佳焙烧温度等工艺参数，达到提高TiO2光催化活性的目的。本课题的研究不仅可以培养我的思维能力、动手能力与创新能力，同时对环境保护具有积极意义。
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