蜂窝陶瓷及其相关材料技术
蜂窝陶瓷及其相关材料技术 篇1
蜂窝陶瓷
蜂窝陶瓷是近三十年来开发的一种结构似蜂窝形状的新型陶瓷产品。由最早使用在小型汽车尾气净化到今天广泛应用在化工、电力、冶金、石油、电子电器、机械等工业中，而且越来越广泛，发展前景相当可观。
蜂窝陶瓷无数相等的孔组成的各种形状，目前最大的孔数已达到了每平方厘米20～40，密度每立方厘米4～6克，吸水率最高达20%以上。由于多孔薄壁的特点，大大增加了载体的几何表面积和改善了抗热冲击性能，目前生产的产品，其网状孔以三角和四方为主，三角比四方承受力好得多，孔数也多些，这一点作为催化载体尤其重要。随着单位面积孔数的提高和载体孔壁厚度的减少，陶瓷载体的抗热冲击趋势是提高的，热冲击破坏的温度也是提高的。因此蜂窝陶瓷必须要降低膨胀系数和提高单位面积的孔数。热膨胀系数是主要性能指标，当前国外水平是α25－1000℃≤1.0×10－6℃－1，与国内对比有一定差距，不过这差距越来越小。最早生产蜂窝陶瓷的原料主要是高岭土、滑石、铝粉、粘土等，而今天已突破了，尤其是硅藻土、沸石、膨胀土以及耐火材料的应用，蜂窝陶瓷应用日益广泛，性能越来越好。
除了用于烧结成型的蜂窝陶瓷外，还出现了不烧结的蜂窝陶瓷，这大大提高了催化性能的活性。不仅外观尺寸由最小的球环形状发展到大尺寸的立柱和方形和圆形。根据模具设计的不同；可以制作成不同尺寸不同形状不同结构的蜂窝陶瓷。如用在石化行业炼油空气吸附干燥的分子筛催化剂，尺寸高达0.8m，宽0.25m的正方形，孔数每平方厘米达到25，从原料、工艺以及机械制造方面都有了很大的变化。尤其是生产工艺有了很大提高。作为催化剂的蜂窝陶瓷要求在制造成型时不开裂，有机成分必须释放干净，除了耐磨性能外还要求有一定的机械强度，再生回用多次。
蜂窝陶瓷主要产品有蓄热填料、活性炭、活性氧化铝、分子筛、瓷料球、塔填料和催化剂等数十种产品，蓄热填料的蜂窝陶瓷热容量J/kgk1000以上，使用温度≥1700℃，在加热炉、烘烤器、均热炉、裂解炉等窑炉中可节省燃料达40%以上，产量提高15%以上，排放烟气温度低于150℃。
活性炭粉末或颗粒制成蜂窝陶瓷形状后，大大提高了水处理的净化和废水处理能力，尤其在医药工业中抗菌素、激素、维生素、核酸针剂及各种针剂，药物等的脱水脱色去杂质等。
蜂窝陶瓷填料比其它形状填料的比表面积更大，强度更好等优点，可使汽液分布更均匀，床层阻力降低，效果更好，且可延长使用寿命，在石化、制药和精细化工行业中作填料效果相当好。
蜂窝陶瓷用在催化剂方面更具优势。以蜂窝状陶瓷材料为载体，采用独特的涂层材料，以贵金属，稀土金属及过渡金属制备，因而具有高的催化活性，良好的热稳定性，长的使用寿命，高强度等优点。
用于催化裂化的蜂窝陶瓷正在取代现有的产品。催化裂化用200～500℃之间的重馏分油为原料（包括减压馏分，直馏轻柴油、焦化蜡油等），以硅铝酸盐为催化剂，反应温度在450～550℃之间（随反应器类型而异）。它产量大（每个大型催化裂化装置，每年裂化油品百万吨以上），技术条件要求高（例如，催化剂每接触油几分钟甚至几秒钟就要再生，每分钟流过流化床催化剂达10t或更多）随着催化活性的提高，为了加快再生速度，要求更加苛刻的再生条件。例如600～650℃，甚至700℃，催化剂消耗量大，每吨进料油消耗0.3～0.6kg催化剂，催化剂力学强度差的，消耗的还要大得多。这要求着催化剂活性、选择性、稳定性的稍微提高，对生产实际将具有重大意义。正因为如此，蜂窝陶瓷催化剂也在不断推陈出新，市场需求也越来越大，这些催化裂化用的催化剂被蜂窝陶瓷催化剂所代替，大尺寸多孔数的蜂窝陶瓷催化剂已崭露头角，有着强劲的发展势头。
汽车催化剂
汽车催化剂是稀土应用市场一个较新的产品，有氧化型催化剂和三元催化剂之分。氧化型不能解决NOx排放问题已经过时。三元催化剂在备有一个传感器的闭路系统内工作，它在将CO和HC氧化为CO2和水、NOx同步还原为氮的同时，还能控制内燃机内的空（气）／燃（油）比。
汽车的排放系统内安装一个不锈钢盒，盒内放置的是催化净化转化器，转化器内的汽车催化剂以做成蜂窝状的陶瓷或金属为基体，蜂窝体内表面涂以由Al2O3、稀土基材料（CeO2和其它金属氧化物的混合氧化物）和少量贵金属（铂、钯或铑）三个组元构成的活性涂层。催化主要由铂等贵金属完成。
稀土中的CeO2具有极好的储氧能力，空／燃比发生变化时能起极好的动态调节作用，即在燃料多时供氧，氧化CO和HC，燃料少时以Ce2O3的形式起还原作用，将NOx从排放气体中除去。稀土以助催化剂的形式，通过铈的高效氧化还原偶合作用和高的离子迁移性，提高三元催化剂的催化活性，节约贵金属，并提高Al2O3载体的耐热性能。其中尤以CeO2中加入氧化锆ZrO2形成的固溶体能显著提高CeO2的热稳定性和活性，提高尾气净化器在汽车发动机温度（达570℃）下的耐热性能。近年来，欧、美、日已利用了这项成果。
我国需深入研究催化基础理论
自美国于上世纪70年代中期推行汽车催化剂的应用以来，目前已有40余个国家实施了排放控制法。2000年欧洲制定的欧Ⅱ标准，要求颗粒排放物的允许数值是：CO2.3g／km、HC0.20g／km、NOx0.15g／km，到2005年实施欧Ⅳ标准时，颗粒排放物的允许数量将再下调40％~50％。显然是环保法规推动了对颗粒排放物的日益严格的控制，而这也催生了新的稀土催化材料及形成日趋强大的市场。
美国的汽车保有量在1.8亿辆以上，到1996年用于汽车催化剂的稀土氧化物用量已突破1.3万吨，占其国内稀土总消费量的46％，1999年更上升到占其总消费量的60％，年产汽车催化剂近5000万套，而其石油裂化催化剂中稀土的用量也在逐步恢复，1996年已上升到7300t，占稀土总消费量的25％，而我国稀土催化应用，显然没有达到美国的高度，石油催化裂化占国内稀土消费总量的18％，而代表高新技术产业的汽车催化剂仅占总消费量的不足2％，可见我国稀土消费结构在向高性能、高技术、高附加值产品转型方面仍然任重而道远，仍然安于现状的传统观念制约。
与我国相比，欧洲汽车催化剂的应用前景却令人鼓舞，全球最大的稀土分离提纯厂家罗纳·普朗克公司更名为罗地亚电子与催化剂材料公司，标志已把分离提纯的下游产品催化剂材料作为产业结构调整的主要支柱。这些公司普遍要求我国供应的稀土要保证质量的一致性，进而保证其最终产品在5~7年内保持高性能。
罗地亚公司还研制成新一代用于柴油机汽车的催化剂Eolys。这是一种以燃油为载体含CeO2的催化剂，用于柴油机颗粒过滤系统。过滤系统是一种陶瓷壁流体过滤器（或过滤阱），它利用稀土可除去柴油机90％以上甚致99％的颗粒排放物。过滤器在其本身完全被所收集的颗料堵塞之前通过Eolys能将过滤器再生，也就是将颗粒物构成的烟炱烧掉。由于Eolys中CeO2的作用是降低烟炱的点火温度，减慢燃烧引起的温升，因此整个再生过程较为温和且易于控制，可避免形成负压、使柴油车工作性能下降，由于是商业机密，仅了解到，Eolys与柴油和柴油添加剂能够配伍（相容），可与柴油完全混溶，并形成高度稳定的混合液，可装在瓶子内像润滑油一样供柴油机使用，使用颇为方便。
柴油机汽车较汽油机汽车，除油价低外，还明显节省燃油，在欧洲柴油机汽车正在大行其道，极力推广。我国油品的结构，柴油为汽油的1.3倍，柴油占整个油品产量的27.2％，柴油已广泛用于大型运载车辆、舰船、拖拉机、铁路机车和摩托车上，解决其排放的黑烟始终是亟待解决的重大环保问题，而借鉴罗地亚公司的技术采用二氧化铈（CeO2）作催化剂既解决了轻稀土的出路问题，又有利于交通运输业的环保，可谓一箭双雕，而制约稀土催化材料大展鸿图的原因之一，是对CeO
2催化剂缺乏必要的基础理论研究，而深入研究CeO2与ZrO2等组分金属氧化物之间的相互作用如何影响催化行为将直接关联一大批从挥发性有机物焚烧到废水处理等涉及环境的应用市场的开拓。一般的车尾安装催化剂分两种，一种是出租车，建议您如果是出租车司机的话，尾部的催化剂是一年换一次，二，私家车，如果您是私家车司机，您如果不超过8万公里的话，您可以五年更换一次。
惰性氧化铝瓷球
惰性氧化铝瓷球是广泛用于石油、化工、化肥、天然气及环保等行业，作为反应器内催化剂的覆盖支撑材料和塔填料。它具有耐高温高压，吸水率低，化学性能稳定的特点。能经受酸、碱及其它有机溶剂的腐蚀，并能经受生产过程中出现的温度变化。其主要作用是增加气体或液体分布点，支撑和保护强度不高的活性催化剂。产品投放市场以来，各界用户均反映其性能效果可与进口产品相媲美,部分技术指标甚至高于国外同类产品。
泡沫陶瓷
概述
泡沫陶瓷材料的发展始于20世纪70年代,是一种具有高温特性的多孔材料。其孔径从纳米级到微米级不等,气孔率在20%～95%之间,使用温度为常温～1600℃。
泡沫陶瓷一般可以分为两类,即开孔(网状)陶瓷材料以及闭孔陶瓷材料,这取决于各个孔穴是否具有固体壁面。如果形成泡沫体的固体仅仅包含于孔棱中,则称之为开孔陶瓷材料,其孔隙是相互连通的;如果存在固体壁面,则泡沫体称为闭孔陶瓷材料,其中的孔穴由连续的陶瓷基体相互分隔。但大部分泡沫陶瓷既存在开孔孔隙又存在少量闭孔孔隙。一般来说孔隙的直径小于2nm的为微孔材料;孔隙在2～50nm之间的为介孔材料;孔隙在50nm以上的为宏孔材料。
自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆成功研制出泡沫陶瓷,用于铝合金铸造过滤之后,英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究,生产工艺日益先进,技术装备越来越向机械化、自动化发展,已研制出多种材质,适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器,如A12O3、ZrO2、SiC、氮化硅、硼化物等高温泡沫陶瓷,有的还加入了一定的矿物,如莫来石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等,产品已系列化、标准化,形成了一个新兴产业, 其分类如表所示。我国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作。
近20年来,先后有十几家科研机构和厂家报道了泡沫陶瓷制品的研究。但是我国的泡沫陶瓷从整体技术水平上与国外相比还有一定的差距。泡沫陶瓷是具有三维空间网架结构的高气孔率的多孔陶瓷体,其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海泡沫陶瓷的分类材料类型 骨料 耐蚀性 温度(℃)高硅质硅酸盐材料 瓷渣 耐水性,耐酸性 700 铝硅酸盐材料 粘土熟料 耐弱碱,耐酸性 1 000 刚玉金刚砂材料 电熔刚玉 耐水性,耐酸性 1 600 硅藻土质 粘土 耐水性,耐酸性 低温 绵体。由于它具有气孔率高、比表面积大、抗热震、耐高温、耐化学腐蚀及良好的机械强度和过滤吸附性能,可广泛应用于热交换材料,布气材料,汽车尾气装置,净化冶金工业过滤熔融态金属,热能回收,轻工喷涂行业,工业污水处理,隔热隔音材料,用作化学催化剂载体,电解隔膜及分离分散元件等。
近年来,多孔陶瓷的应用领域又扩展到航空领域、电子领域、医用材料领域及生物化学领域等。多孔陶瓷的广泛应用已引起了全球材料界的高度重视,因此,制备高强度、孔径均匀、性能稳定、高度有序的泡沫陶瓷体,拓宽和开发泡沫陶瓷在国内各行业中的应用,无疑是十分必要的。
１ 传统制备方法
1.1 发泡法采用发泡反应的方法,可以制备形状复杂的泡沫陶瓷制品,以满足一些特殊场合的应用;在陶瓷粉料中加入适当的陶瓷纤维,可改善这一工艺,有效增加坯体在烧结过程中的强度,避免粉化和塌陷。
1.2 溶胶凝胶法溶胶凝胶法主要用来制备孔径在纳米级的微孔陶瓷材料,本方法经改进后也可以制备高规整度泡沫陶瓷材料。运用溶胶凝胶技术制备泡沫材料,在溶胶向凝胶的转化过程中,体系的粘度迅速增加,从而稳定了前期产生的气泡,有利于发泡。
1.3 添加造孔剂法通过在陶瓷配料中添加造孔剂,利用造孔剂在坯体中占据一定的空间,然后经过烧结,造孔剂离开基体而形成气孔来制备泡沫陶瓷。造孔剂颗粒的形状和大小决定了泡沫陶瓷材料气孔的形状和大小。其成型方法主要有模压、挤压、等静压、轧制、注射和粉浆浇注等。利用这种方法可以制得形状复杂、气孔结构各异的材料,但气孔分布的均匀性较差。
1.4 有机前驱体浸渍法目前泡沫陶瓷最理想的制备方法是有机前驱体浸渍法,其工艺流程如图所示。用此种成型方法制备的泡沫陶瓷已在多个领域广泛应用,取得了较为明显的效果。进一步控制浆料性能,适当优化无机粘结剂体系,并严格控制浆料浸渍等工艺过程,可以提高泡沫陶瓷制品的性能。陶瓷粉料溶剂、添加剂－>浆料制备有机泡沫体选择―>预处理 ==>浸渍处理－>除去多余浆料－>干燥－>排除有机泡沫－>烧成但是有机前驱体浸渍法工艺存在一个明显的缺陷,即制品的孔隙结构,尤其是孔径取决于所选有机泡沫体的孔隙结构和孔径大小。而目前所选用的有机泡沫体的网眼尺寸是有限的,制约了所得泡沫陶瓷材料的孔径和结构。朱新文等采用三维网状有机泡沫为载体,先用浸渍工艺制备出高孔隙率且几乎没有堵孔的网眼坯子,经排塑、预烧处理获得具有一定强度的预制体。预制体的孔棱呈疏松多孔结构,很好地解决了这个问题。新兴工艺
2.1 凝胶注模工艺美国橡树岭国家实验室首次提出了凝胶注模工艺(Gel-casting),它是一种被广泛应用的新型成型方法。这种新的成型技术采用非孔模具,利用料浆内部或少量添加剂的化学反应使陶瓷料浆原位凝固形成坯体,获得具有良好微观均匀性和较高密度的素坯,从而显著提高材料的可*性。Gel-casting工艺可以使悬浮体泡沫化,而且能使液体泡沫原位聚合固化。作为制备多孔陶瓷的一种新型方法,悬浮体泡沫化是最经济的,原位聚合固化所形成的素坯具有内部网状结构,强度较高。
2.2 自蔓延高温合成工艺自蔓延高温合成(Self-propagatingHigh-tempera-tureSynthesis,SHS)方法的概念是由前苏联科学家A.G.Mazhanov在1967年首先提出来的。SHS的本质是一种高放热无机化学反应,其基本反应过程是:向体系提供必要能量(点火),诱发体系局部产生化学反应,此后,这一化学反应过程在自身放出的高热量的支持下继续进行,最后将燃烧(反应)波蔓延到整个体系,从而制备出所需的陶瓷材料。材料的SHS技术以其高效、节能、经济和所得材料的良好性能特点而倍受重视。另外,SHS反应产物通常具有很高的孔隙率,用这一特点可用来制备具有多孔连续网络结构的陶瓷材料,通过添加造孔剂可进一步提高产物的连通开放孔隙率。此外,还有诸如泡沫前体反应法、有机泡沫堆积法、颗粒堆积工艺、水热-热静压工艺、微波加热工艺、分相滤出法、固-气共晶法、木材热解构架法等泡沫陶瓷制备方法。泡沫陶瓷的应用
泡沫陶瓷的应用开始于19世纪70年代,当时仅被用作铀提纯材料和细菌过滤材料。随着泡沫陶瓷使用范围的不断扩大,其应用领域也逐渐扩大,由过滤、热工等领域逐渐扩展到隔热、吸音、电子、光电、传感、环境生物及化学领域。
3.1 微孔膜陶瓷分离膜所具有的耐酸碱、耐侵蚀、耐高温、抗老化、使用寿命长等优点已被人们所认识,并被开发应用于食品工业、生物化工、能源工程、环境工程、电子技术等许多领域。随着材料科学的发展,纳米级多孔无机膜的制备和应用成为人们目前研究的热点。
3.2 生物材料目前很多科研单位都在致力于多孔羟基磷灰石生物陶瓷材料的研究。用添加造孔剂和制作泡沫陶瓷的方法制备多孔羟基磷灰石生物陶瓷,其相互连通的孔隙有利于组织液的微循环,促进细胞的渗入和生长。目前,研制出的泡沫陶瓷羟基磷灰石人工骨和义眼已经用于临床实验,引起了医学界和材料学界的关注。
3.3 食品、卫生行业用泡沫陶瓷材料泡沫陶瓷由于具有耐高温、耐腐蚀和良好的生物、化学特性,因而可用于医药工业中的酶、病毒、疫苗、核酸、蛋白质等生理活性物质的浓缩、分离、精制等。在食品、饮料工业中,特别适用于对色、香、味要求高的饮料及低度酒类的过滤,并可望在啤酒的生产中发挥巨大的作用。
3.4 环境材料随着现代工业的发展,各行各业在生产中排放的有害气体和废水也越来越多,如果处理不当,就会严重影响人类的生存环境,所以环境保护成为时代的主题。泡沫陶瓷在汽车催化转化器的应用已经有很长时间。除臭用泡沫陶瓷催化器能使废水中有机溶剂、恶臭气体催化燃烧,达到除臭净化的目的。采用耐高温且有足够强度的抗热震性能的高渗透性泡沫陶瓷可有效除去高温含尘气体。城市污水处理过程中,泡沫陶瓷材料也成为曝气处理所用材料。
3.5 隔热材料泡沫陶瓷具有热传导率低、抗热震性能优良等特性,是一种理想的耐热材料。由泡沫陶瓷制作的典型耐热材料为耐热砖,其材质有Zr02、SiC、镁盐及钙盐等,使用温度高达1600℃,是目前世界上最好的隔热材料,称之为“超级绝热材料”,被应用于航天飞机外壳的隔热及导弹头的强迫发汗等。
多孔陶瓷
porous ceramics；honeycomb ceramics
一种含大量气孔的陶瓷。流体通过时可起到净化、过滤的效果。在原料中加入木屑、稻壳、炭料、煤粉、塑料粉等，在高温下分解产生气体，形成多孔。具有耐高温、耐化学侵蚀、强度高等特性。用作液体、气体的过滤介质和催化剂载体等。
汽车尾气净化器
汽车尾气净化器，尤其是一种带净化蜂窝陶瓷芯的汽车尾气净化器，包括汽车尾气净化管和净化蜂窝陶瓷芯，净化蜂窝陶瓷芯位于汽车尾气器管内，其中：净化蜂窝陶瓷芯由若干同心的圆筒组成，各圆筒之间有间隙，各圆筒之间通过连接件连为一体，各圆筒的筒壁上贯通设置多个小孔。本实用新型的优点在于：间隙的空隙大于现有的汽车尾气器的蜂窝陶瓷芯结构的蜂窝状孔道，汽车尾气排放通畅，不影响汽车发动机的正常工作。因小孔设置在各圆筒的侧面的筒壁上，不容易被燃油不完全燃烧产生的颗粒以及空气中的污染物堵塞。该汽车尾气净化器使用寿命长。
催化剂载体
催化剂载体
catalyst carrier
又称担体（support）,是负载型催化剂的组成之一。催化活性组分担载在载体表面上，载体主要用于支持活性组分，使催化剂具有特定的物理性状，而载体本身一般并不具有催化活性。多数载体是催化剂工业中的产品，常用的有氧化铝载体、硅胶载体、活性炭载体及某些天然产物如浮石、硅藻土等。常用“活性组分名称-载体名称”来表明负载型催化剂的组成,如加氢用的镍-氧化铝催化剂、氧化用的氧化钒-硅藻土催化剂。
载体能使制成的催化剂具有合适的形状、尺寸和机械强度，以符合工业反应器的操作要求；载体可使活性组分分散在载体表面上,获得较高的比表面积,提高单位质量活性组分的催化效率。如将铂负载于活性炭上。若用分子筛为载体，铂可达到接近于原子级的分散度。载体还可阻止活性组分在使用过程中烧结，提高催化剂的耐热性。对于某些强放热反应，载体使催化剂中的活性组分稀释，以满足热平衡要求;良好热导率的载体，如金属、碳化硅等,有助于移去反应热，避免催化剂表面局部过热。载体又可将某些原来用于均相反应中的催化剂负载于固体载体上制成固体催化剂，如磷酸吸附在硅藻土中制成的[固体酸催化剂]，酶负载在载体上制成的固定化酶。
TiO2光催化剂载体的作用主要体现在：
（1）固定TiO2、防止流失、易于回收和提高TiO2的利用率；
（2）增加TiO2光催化剂整体的比表面积；
（3）提高光催化活性。因为某些载体可与TiO2发生相互作用，有利于E－H＋的分离并增加对反应物的吸附，同时实现载体的再生；
（4）提高光源利用率。如将TiO2制成薄膜后，化剂表面受到光照射的催化剂粒子数目增加；
（5）将催化剂用载体固定，便于制成各种形状的光催化反应器。
光催化剂载体首先要求能改善所担载的物质的组织结构（如增加孔隙、表面积等），同时由于光催化剂是靠光和催化剂的结合来发挥催化作用的，只有被光激活的催化剂才具有光催化效果。因此，良好的光催化剂载体应具有以下特点：具有良好的透光性；在不影响TiO2催化活性的前提下，与TiO2颗粒间具有较强的结合力；比表面积大；对被降解的污染物有较强吸附性；易于固液分离；有利于固－液传质；化学惰性等。
目前，国内外研究较多的催化剂载体有：SiO2，Al2O3、玻璃纤维网（布）、空心陶瓷球、海砂、层状石墨、空心玻璃珠、石英玻璃管（片）、普通（导电）玻璃片、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、木屑、膨胀珍珠岩、活性炭等。
（1）天然矿物类：天然矿物类物质本身具有一定的吸附性和催化活性，且耐高温，耐酸碱，常被用作催化剂的载体。目前已被用作TiO2载体的有硅藻土、高岭土、天然浮石和膨胀珍珠岩等。刘勋等研究了几种不同天然矿物（硅藻土、蛭石、高岭土、膨润土、硅灰石和海泡石）与纳米TiO2的复合。结果表明，在6种天然矿物所制得的复合材料中，以海泡石光催化降解效率最高，作用6h后，对甲基橙光降解率达到98%。其次是硅藻土和硅灰石，分别达到87%和85%。且光催化降解效率与天然矿物吸附能力呈一一对应关系。陈爱平等以轻质绝热保温建筑材料膨胀珍珠岩作载体，制得了能长时间漂浮于水面的纳米TiO2负载型光催化剂，用于水面浮油的太阳光光催化降解。周波等采用天然浮石为载体负载TiO2作光催化剂，利用高压汞灯为光源对有机磷农药的光催化降解进行了研究。结果表明，浓度为1.2×10－4 mol·L－1的农药光照2h左右可完全被光催化氧化为PO4。
（2）吸附剂类：这类载体为多孔性物质，比表面积较大，是使用最为广泛的一类载体。用作负载TiO2的吸附剂类载体主要有活性炭、硅胶、多孔分子筛等。吸附剂类载体可以获得较大的负载量，可以将有机物吸附到TiO2粒子周围，增加界面浓度，从而加快反应速度。崔鹏等将活性炭负载到TiO2膜作为光催化剂对甲基橙水溶液进行了光催化降解试验。结果表明，与商品化的TiO2微粉光催化剂的降解性能相比，其降解速率较高，由于TiO2/C光催化剂中活性炭良好的吸附性能，使得光催化反应体系内产生了吸附－反应－分离的一体化行为，提高了光催化速率。国外的V.M.GuNk等研究表明，在不同负载量下，TiO2在硅胶表面均没有形成连续涂层；TiO2和SiO2之间的作用力包括氢键、静电力和少量的Si－O－Ti键，SiO2抑制了TiO2从锐钛型向金红石型的相变。国内的郑光涛等采用溶胶－凝胶法将改性后的高效TiO2光催化剂负载于球形硅胶上，得到了具有混晶结构、大比表面积、高活性的纳米TiO2光催化剂。负载后的催化剂在紫外区具有强的吸收，比表面积达到379.8m·g－1。郑珊等合成了TiO2呈单层分散或双层分散状2态的多孔分子筛MCM－41。结果表明，负载后，MCM－41孔道表面的SiO2以化学键相连生成Si－O－Ti键。
（3）玻璃类：玻璃价廉易得，具有良好的透光性，便于设计成各种形状，引起了研究者的重视。用于TiO2光催化剂的载体有玻璃片、玻璃纤维网（布）、空 心玻璃珠、玻璃螺旋管、玻璃筒、石英玻璃管（片）、普通（导电）玻璃片、有机玻璃等。张新英等以空心玻璃微球为载体，用溶胶－凝胶法制备负载型复合光催化剂，所得催化剂可以漂浮在水面上，便于回收和重新利用。
（4）陶瓷类：陶瓷也是一种多孔性物质，对TiO2颗粒具有良好的附着性，耐酸碱性和耐高温性较好，也可用作催化剂载体。若在日常使用的陶瓷上负载TiO2，可以制成具有良好自洁功能的陶瓷，起到净化环境的作用。贺飞等采用溶胶－凝胶法，在自制的陶瓷釉体表面制得粒径大小为40～100nm的TiO2晶粒。它紧密结合，形成透明均一无“彩虹效应”的TiO2光催化薄膜型自洁功能陶瓷，具有超级亲水性和去污功能。
（5）有机类：由于TiO2在阳光下能光催化氧化降解有机物，所以一般不用有机材料做载体。而某些高分子聚合物，如饱和的碳链聚合物或氟聚合物，有较强的抗氧化能力，所以也可以用于负载型TiO2的研究。但由于·OH-，·O2-的强氧化性，这些高分子聚合物载体只能在短期内使用。目前，用于负载TiO2的高分子聚合物载体有：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯、ABS，NAfiON薄膜等。刘平等研究认为，TiO2粒子的形成与长大均限制在NAfiON的微小孔笼中，粒子形成过程所需的物质传递也仅能通过小通道进行；在该实验的合成条件下，TiO2晶体大小仅取决于NAfiON孔笼直径。
此外，在载体选择时，必须对效率、催化活性、催化剂负载的牢固性、使用寿命、价格等作综合考虑。