TiO2在自然界中存在三种晶体结构:金红石型、锐钛矿型和板钛矿型,其中金红石型和锐钛矿型TiO2具有较高的催化活性,尤以锐钛矿型光催化活性[4]最佳。锐钛矿型和金红石型的晶型结构均由相互连接的TiO2八面体组成,两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互连接的方式不同。两种晶型结构如图1-1所示[5]图1-1TiO2的晶体结构a--金红石型;b--锐钛矿型八面体间相互连接方式包括共边和共顶点两种情况,如图1-2所示:图1-2TiO2结构单元的连接方式a--共边方式;b--共顶点方式锐钛矿型TiO2为四方晶系,其中每个八面体与周围8个八面体相连接(4个共边,4个共顶角),4个TiO2分子组成一个晶胞。金红石型TiO2也为四方晶系,晶格中心为Ti原子,八面体棱角上为6个氧原子,每个八面体与周围10个八面体相联(其中有两个共边,八个共顶角),两个TiO2分子组成一个晶胞,其八面体畸变程度较锐钛矿要小,对称性不如锐钛矿相,其Ti–Ti键长较锐钛矿小,而Ti-O键长较锐钛矿型大。板钛矿型TiO2为斜方晶系,6个TiO2分子组成一个晶胞。三种晶相以金红石相最稳定,而锐钛矿和板钛矿在加热处理过程中会发生不可逆的放热反应,最终都将转变为金红石相。