隨著工業社會的不斷發展，環境污染和能源短缺成為21世紀首先需要解決的問題。在眾多環境污染治理方法中，基于納米氧化物的光催化技術被認為是未來環境凈化的主流技術。它具有節能、高效、綠色環保的優勢，在去除空氣中有害物質、廢水中有機污染物的光催化降解，以及除臭、殺菌和防霉等方面都有重要應用前景。《新型納米光催化材料——制備、表征、理論及應用》是依據作者所在課題組近10年來在科技部國家重大科學研究計劃(973)項目的支持下在納米光催化材料領域的研究成果撰寫而成的一《新型納米光催化材料——制備、表征、理論及應用》。《新型納米光催化材料——制備、表征、理論及應用》較為系統地介紹了納米光催化材料的制備、表征、機理、理論計算、性能和應用等內容。第1章主要介紹了納米TiO2的結構、制備、性能和應用；第2章簡要介紹了微弧氧化技術及其在TiO2薄膜制備和光催化領域的應用；第3章至第32章按照納米光催化材料的制備、性能、表征和理論順序撰寫。附錄一綜述了目前發展的先進光催化表征和測試技術。
從事納米光催化材料研究的科研工作者，從事納米光催化技術應用與開發的工程技術人員
目錄
前
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 TiO2的結構特征與光催化原理 2
1.2.1 TiO2的結構特征 2
1.2.2 TiO2的光催化原理 4
1.3 TiO2基納米材料的制備方法 5
1.3.1 溶膠-凝膠法 6
1.3.2 水熱法 6
1.3.3 化學氣相沉積法 7
1.3.4 化學氣相水解法 7
1.3.5 粉末固定化TiO2薄膜的制備 7
1.3.6 TiO2沉積薄膜的制備 8
1.3.7 "原位"TiO2薄膜的制備 9
1.4 TiO2基納米材料的摻雜與改性原理及方法 10
1.4.1 納米TiO2材料的復合改性 11
1.4.2 納米TiO2材料的摻雜改性 13
1.5 TiO2光催化機理的研究現狀與進展 22
1.5.1 通過"原位"傅里葉變換紅外光譜研究TiO2光催化的反應路徑 23
1.5.2 利用掃描隧道顯微鏡在原子尺度研究物質在TiO2表面的吸附作用 26
1.5.3 利用高分辨透射電子顯微鏡在原子尺度研究光催化過程和機理 28
1.5.4 其他關于TiO2光催化機理的研究 28
1.6 TiO2基納米材料的應用 29
1.6.1 污水處理 29
1.6.2 空氣凈化 30
1.6.3 殺菌消毒 31
參考文獻 33
第2章 微弧氧化技術介紹 41
2.1 引言 41
2.2 微弧氧化技術及其發展歷程 42
2.3 微弧氧化的原理 43
2.4 微弧氧化薄膜的微結構特征 44
2.5 微弧氧化的特點 45
2.6 微弧氧化薄膜的性能及其應用 46
2.6.1 機械性能 46
2.6.2 耐腐蝕性 47
2.6.3 生物相容性 47
2.6.4 光催化性能 48
2.6.5 微弧氧化薄膜的應用 48
2.7 微弧氧化TiO2薄膜及其在光催化領域的研究進展與現狀 49
2.7.1 微弧氧化技術制備TiO2薄膜的研究現狀 49
2.7.2 微弧氧化TiO2薄膜在光催化性能方面的研究 52
2.8 微弧氧化金屬氧化物薄膜的制備 54
2.8.1 實驗材料與微弧氧化電源 54
2.8.2 微弧氧化裝置與金屬氧化物薄膜的制備過程 56
參考文獻 57
第3章 半導體復合微弧氧化TiO2薄膜的制備及其光催化性能 61
3.1 引言 61
3.2 TiO2/YAG:Ce3+復合薄膜及其光催化性能 61
3.2.1 TiO2/YAG:Ce3+復合薄膜的制備與表征 61
3.2.2 TiO2/YAG:Ce3+復合薄膜的形貌及其微結構特征 63
3.2.3 TiO2/YAG:Ce3+復合薄膜的成膜機理 66
3.2.4 TiO2/YAG:Ce3+復合薄膜的光催化性能 66
3.3 TiO2/Eu2O3復合薄膜及其光催化性能研究 68
3.3.1 TiO2/Eu2O3復合薄膜的制備與表征 68
3.3.2 TiO2/Eu2O3復合薄膜的形貌及其微結構特征和成膜機理 69
3.3.3 TiO2/Eu2O3復合薄膜的光催化性能 71
參考文獻 73
第4章 基于化學熱處理的微弧氧化法制備高含量取代型非金屬摻雜TiO2光催化薄膜 75
4.1 引言 75
4.2 高含量取代型N摻雜TiO2薄膜及其光催化性能 76
4.2.1 Ti基體表面離子滲氮處理及N摻雜TiO2薄膜的制備與表征 76
4.2.2 化學熱處理滲N層的微結構特征 77
4.2.3 高含量取代型N摻雜TiO2微弧氧化薄膜的微結構特征 79
4.2.4 高含量取代型N摻雜TiO2微弧氧化薄膜的成膜機理 81
4.2.5 高含量取代型N摻雜TiO2微弧氧化薄膜的光催化性能 82
4.3 高含量取代型C摻雜TiO2薄膜及其光催化性能 84
4.3.1 Ti基體表面氣相滲碳及C摻雜TiO2薄膜的制備與表征 84
4.3.2 化學熱處理滲碳層的微結構特征 84
4.3.3 高含量取代型C摻雜微弧氧化薄膜的微結構特征 86
4.3.4 高含量取代型C摻雜微弧氧化薄膜的成膜機理 87
4.3.5 高含量取代型C摻雜TiO2薄膜的光催化性能 88
參考文獻 90
第5章 微弧氧化薄膜的微結構特征：一種納米晶金屬氧化物薄膜 93
5.1 引言 93
5.2 微弧氧化納米晶薄膜制備及熱處理工藝 93
5.3 微弧氧化TiO2薄膜的微結構特征及其光催化性能 95
5.3.1 微弧氧化TiO2薄膜的微結構特征及其形成機理 95
5.3.2 高溫處理對TiO2納米晶薄膜微結構和光催化性能的影響 98
5.4 微弧氧化MgO納米晶薄膜的微結構特征及其腐蝕性能 101
5.4.1 Mg基體表面微弧氧化MgO薄膜的微結構特征 101
5.4.2 高溫處理對MgO納米晶薄膜微結構和腐蝕性能的影響 103
5.5 微弧氧化Al2O3納米晶薄膜的微結構特征及其腐蝕性能 105
5.5.1 Al基體表面微弧氧化Al2O3薄膜的微結構特征 105
5.5.2 高溫處理對Al2O3納米晶薄膜微結構和腐蝕性能的影響 107
參考文獻 109
第6章 導電高分子敏化的TiO2光催化材料及其光催化性能 110
6.1 引言 110
6.2 聚苯胺改性TiO2光催化材料及其光催化性能 111
6.2.1 聚苯胺改性TiO2的結構與形貌 111
6.2.2 聚苯胺改性TiO2的光電性能 115
6.2.3 聚苯胺改性TiO2的光催化性能及機理 116
6.3 聚苯胺改性的磁性TiO2納米光催化材料及其光催化性能 118
6.3.1 聚苯胺與CoFe2O4共改性TiO2的結構與形貌 118
6.3.2 聚苯胺與CoFe2O4共改性TiO2的光電性能 120
6.3.3 聚苯胺與CoFe2O4共改性TiO2的光催化性能及光催化機理 121
6.3.4 PCT三元復合材料的回收實驗 125
6.4 聚吡咯改性的Ag復合TiO2納米纖維光催化材料及其光催化性能 126
6.4.1 PPy-Ag-TiO2復合光催化材料的制備與表征 126
6.4.2 PPy-Ag-TiO2復合光催化材料的光電性能 130
6.4.3 PPy-Ag-TiO2復合光催化材料的光催化性能及光催化機理 133
參考文獻 135
第7章 非溶液法制備Au納米顆粒修飾的ZnO/NiO異質結構及其優異的光催化性能 139
7.1 引言 139
7.2 實驗材料與方法 141
7.3 Au納米顆粒修飾ZnO/NiO異質結構的微結構特征及其光催化性能 141
參考文獻 149
第8章 納米Cu2O復合電紡TiO2亞微米纖維及其光催化性能研究 152
8.1 引言 152
8.2 Cu2O復合電紡TiO2亞微米纖維的制備 153
8.3 不同比例納米Cu2O/TiO2亞微米纖維復合產物的形貌與微結構表征 154
8.4 不同比例納米Cu2O/TiO2亞微米纖維復合產物的光催化性能 157
8.5 納米Cu2O顆粒尺寸與復合物電子傳輸及光催化性能的關系 158
參考文獻 160
第9章 (001)活性面暴露銳鈦礦+金紅石混晶納米TiO2的制備與光催化性能研究 162
9.1 引言 162
9.2 (001)活性面暴露TiO2的研究現狀與進展 163
9.2.1 (001)活性面暴露TiO2的制備 163
9.2.2 (001)活性面暴露TiO2的改性研究 167
9.2.3 (001)活性面暴露TiO2的其他應用 168
9.3 (001)活性面暴露銳鈦礦+金紅石混晶納米TiO2的制備 168
9.4 HF含量與納米銳鈦礦TiO2(001)面暴露比例的關系 169
9.5 不同(001)面暴露比例納米銳鈦礦TiO2的光催化性能 171
9.6 NH4F添加量與混晶納米TiO2晶型比例及納米銳鈦礦TiO2(001)面暴露比例的關系 171
9.7 不同混晶比例(001)面暴露納米TiO2的光催化性能 174
參考文獻 176
第10章 熱氧化法制備Mo+C共摻雜TiO2及其光催化性能研究 180
10.1 引言 180
10.2 摻雜TiO2提高光催化性能的研究現狀與進展 181
10.2.1 金屬摻雜TiO2的研究現狀與進展 181
10.2.2 非金屬摻雜TiO2的研究現狀與進展 182
10.3 摻雜TiO2的制備與測試 184
10.4 Mo+C共摻雜TiO2的結構特征及吸收光譜 185
10.5 Mo+C共摻雜TiO2的性能 187
10.5.1 C單摻雜TiO2與Mo+C共摻雜TiO2的光電性能 187
10.5.2 C單摻雜TiO2與Mo+C共摻雜TiO2的光催化性能 188
參考文獻 189
第11章 TiO2金紅石單晶納米棒的合成及其性質 193
11.1 引言 193
11.2 TiO2物相及形貌特性 194
11.3 乙醇和pH值對產物形貌及晶型的影響 197
11.4 反應溫度的影響 199
11.5 反應時間的影響 200
11.6 TiO2納米棒的紫外-可見光吸收譜特性 200
11.7 TiO2納米棒的N2吸附解附特性 201
11.8 TiO2納米棒的生長機理 202
11.9 TiO2納米棒的光催化性能 203
11.9.1 棒狀納米TiO2在可見光下對RB的降解特性 203
11.9.2 RB在紫外線下的降解特性 203
11.9.3 不同光源下RB的降解動力學特性 204
11.9.4 在不同光源下催化性能與P25 的比較 204
參考文獻 205
第12章 TiO2三維結構的合成及其光催化性質 208
12.1 引言 208
12.1.1 TiO2多維結構材料的制備現狀 208
12.1.2 粉末粒度和形貌的控制 210
12.1.3 熱力學平衡態下對晶體生長的控制 211
12.1.4 晶體生長的主要理論 212
12.2 三維結構的微結構特征 215
12.2.1 產物的物相特征 215
12.2.2 產物的微觀形貌特征 216
12.3 三維結構氮氣的吸附特性 220
12.4 三維結構的紫外-可見光吸收譜特征 221
12.5 各因素對生長形貌晶型的影響 223
12.5.1 水乙醇混合溶液 223
12.5.2 無水乙醇溶液 223
12.5.3 模板上沉積微米球的形貌特征 225
12.6 生長機理探討 225
12.7 光催化行為評估 228
12.7.1 在可見光下對RhB的降解曲線 228
12.7.2 在紫外線下對RhB的降解曲線 228
參考文獻 230
第1
第1章 緒論
1.1 引
基于納米氧化物的光催化技術是20世紀70年現并逐漸發展起來的一種通過光催化降解污染物的節能、高效、綠色環保新技術。它在去除空氣中有害物質、廢水中有機污染物的光催化降解、廢水中重金屬污染物的降解、飲用水的深度處理，以及除臭、殺菌和防霉等方面都有重要應用。國內外大量研究表明，有上百種有機或無機污染物都可以通過光催化過程進行降解。光催化技術可以發展成為未來環境凈化的主流技術。
在眾多的環境污染治理方案中，以納米TiO2和ZnO材料等為基礎的光催化技術提供了一種價廉(不使用貴金屬)、無毒、節能、高效的降解空氣和水中有機污染物的方法，受到了人們的廣泛重視，成為當前國際熱門研究領域。納米光催化材料的主要發展趨勢是：通過調控體相、界面的化學組成和微結構，探索提高光催化效率的新途徑，實現多功能集成和開發新型可見光敏感的光催化材料及光催化技術。
在眾多光催化材料中，對TiO2的研究為深入，其光催化技術工藝簡單、成本低廉、無二次污染、無毒、無刺激性，對有毒、有害氣體及細菌都有良好的降解作用，工程化和實用化技術較為成熟。自從1972年Fujishima和Honda[1]首次利用TiO2電極成功地進行光催化分解水以來，人們在TiO2材料的制備工藝[2-4]和光催化性能[5，6]等研究方面取得了豐碩的成果。1997年Wang等[7]研究了TiO2多晶薄膜親水親油的雙親特性，利用這一特性，可將它運用到汽車玻璃或眼鏡上使其具有良好的防霧和自清潔功能。另外，由于TiO2具有較好的光催化性能，還可以充分發揮其抗菌、除臭與防污的功能，作為一種新型無機抗菌劑而廣泛地應用于醫療衛生場所[8]。在污水處理方面，TiO2可以將一般情況下難以自動降解的有機污染物和農藥殘留物降解為CO2和H2O等無機物小分子，從而實現污水凈化的功能[9]。TiO2的光催化降解功能還可以用來凈化空氣以除去其中的有害氣體成分[10]，清除異味[11]，以及將金屬離子還原為金屬單質微粒，實現貴金屬的回收利用。
光催化領域的科學研究和技術開發經歷了40余年的發展和積累，正孕育著重大突破。美國、日本和德國分別投入巨資開展光催化技術研發，并已開始實現產業化。我國也已將光催化列入國家當前優先發展的高科技產業化重點目錄。據中國工程院預估，光催化在我國每年有100億元人民幣的市場容量，并且到2020年每年將以15％的增長速度發展。因此，光催化技術在我國具備廣泛的應用前景。然而，目前光催化應用過程中仍存在以下突出問題：①量子效率較低；②TiO2半導體的能帶結構決定其只能吸收利用紫外線，難以采用可見光驅動光催化；③光催化反應機理尚不十分明確，使得改進和發展新型高效特別是可見光敏感光催化材料的研究工作盲目性較大。
圍繞這些關鍵問題，國內外研究者開展了廣泛的研究，取得了一些進展，例如，①在高光催化活性納米結構TiO2的研制方面取得了一系列成果；②成功研制可見光敏感TiO2基光催化材料(如氮或碳、硼等摻雜TiO2)；③光催化反應機理的研究取得進展，初步闡明光誘導界面電荷轉移機理。上述重要突破為解決可見光光催化材料、光催化反應機理和光催化反應效率等關鍵難題奠定了很好的基礎，大大促進了納米TiO2光催化技術的發展。隨著其成形技術、固載技術和分離技術的不斷發展，納米TiO2光催化材料在室內空氣凈化、飲用水的凈化，以及自潔凈玻璃和陶瓷等方面得到越來越廣泛的應用。但基于納米TiO2光催化環境凈化技術要得到更大規模和更廣泛的工業應用，還必須在深入研究光催化機理、光催化材料構效關系、長效化機制、失效機理和再生方法基礎上，研制光催化活性高、吸附容量大、壽命長、可再生、可見光響應等多功能集成的納米TiO2復合光催化材料，解決基于納米TiO2的光催化材料在大規模應用中所遇到的基礎科學和關鍵技術問題。
本章主要介紹TiO2等光催化材料的一些基本原理和知識，為后續章節的閱讀打下基礎。
1.2 TiO2的結構特征與光催化原理
1.2.1 TiO2的結構特征
自然界中常見的TiO2主要有三種晶型，分別是板鈦礦(brookite)、銳鈦礦(anatase)及金紅石(rutile)。板鈦礦TiO2的光催化活性極低，且其熱穩定性差，在光催化領域的研究很少。目前對TiO2在光催化領域的研究主要集中在銳鈦礦和金紅石晶型上。對銳鈦礦TiO2主要研究其光催化降解有機污染物性能，而對金紅石TiO2主要研究其光解水的能力。
對于銳鈦礦TiO2與金紅石TiO2的晶體結構，可以通過TiO2的基本單元來說明[12]。圖1-1為銳鈦礦TiO2與金紅石TiO2單元的晶格結構。從圖中可以看出，TiO2基本單元空間分布及其組裝結構的不同是其晶體結構差異的主要原因。金紅石TiO2呈不規則的正八面體結構，略呈斜方晶型的分布。銳鈦礦中TiO2的八面體結構有明顯的斜方晶型特征，因此其對稱性也明顯低于金紅石。
在金紅石TiO2結構中，Ti-O鍵的鍵長大于銳鈦礦結構，而Ti-Ti鍵的鍵長小于銳鈦礦TiO2結構。銳鈦礦TiO2結構中的TiO6周圍有8個TiO6構成排列，而金紅石TiO2結構中的TiO6周圍有10個TiO6構成緊密排列。這種銳鈦礦與金紅石TiO2在晶體結構上的差異，導致它們電子能帶結構與質量密度不同，從而導致其具有不同的表面結構以及物理化學等性質。例如，金紅石TiO2材料的熱穩定性比銳鈦礦TiO2高，也就是說，在400～600℃的高溫下銳鈦礦結構會轉變為金紅石結構。相變溫度與晶體顆粒大小和摻雜情況等因素有關。
圖1-1 金紅石與銳鈦礦晶型TiO2的晶體結構[12]
TiO2作為一種間接半導體材料，具有典型的半導體能帶特征。能帶由充滿了電子軌道的價帶(valence band，VB)和未填充電子的空軌道導帶(conduction band，CB)，以及價帶與導帶之間的禁帶(bandgap，Eg)組成。圖1-2為TiO2的能帶結構圖[13]。一般來說，銳鈦礦TiO2的Eg為3.2eV，金紅石TiO2的Eg在3.0eV左右[13]。TiO2在未受激發時，價帶中的電子不會自發躍遷到導帶；但當其受到光子激發的能量大于Eg時，價帶中的電子吸收光子能量躍遷到導帶，并在價帶產生空穴，即形成所謂的光生"電子-空穴對"(e--h+)。
一般認為，銳鈦礦TiO2材料的光催化活性高于金紅石TiO2，這也與它們的晶體結構、能帶特征有關。從晶體結構上看，金紅石TiO2比銳鈦礦TiO2更穩定，導致其在光催化吸附有機分子時，表面發生晶格畸變所需的能量勢壘更高，不利于光催化過程的進行。另外，從能帶結構上看，因為金紅石TiO2的導帶頂高于銳鈦礦TiO2，且金紅石TiO2的Eg比銳鈦礦TiO2小，因此金紅石TiO2中空穴的氧化性要弱于銳鈦礦TiO2，不利于光催化過程中的氧化還原反應。另外，金紅石TiO2的結晶度遠高于銳鈦礦TiO2，晶粒尺寸往往大于銳鈦礦TiO2，造成其比表面積減小，這也是光催化效率低的另一原因。
圖1-2 TiO2的能帶結構示意圖[13]
1.2.2 TiO2的光催化原理
目前，一般認為TiO2的光催化機理可以表述如下：當TiO2受到能量大于或者等于其Eg能量光子的激發時，其價帶中的電子會吸收光子能量躍遷至導帶，同時在價帶產生一個空穴，形成光生"電子-空穴對"。也就是說，當銳鈦礦TiO2材料受到能量大于3.2eV(波長小于387nm)的紫外線激發時，會在價帶和導帶產生光生"電子-空穴對"。其中，光生空穴具有很強的氧化性，能夠將有機物或者水以及OH-等氧化成為羥基自由基(OH )；光生電子具有很強的還原性，可以直接還原有機物，也可以與TiO2晶體表面吸附的氧氣分子(O2)反應，形成負氧離子(O2-)，然后O2.與氫離子(H+)結合生成羥基自由基(OH )。OH 的標準氧化還原電極電勢為2.8eV，幾乎可以降解所有的有機物。具體的光催化氧化還原過程可以用如下反應式表示[14]：
圖1-3為TiO2中的光生載流子在光催化過程的遷移路徑示意圖[15]，即首先在紫外線的激發下，TiO2晶格中產生光生"電子-空穴對"；然后光生電子和空穴分別轉移至TiO2晶格表面，并參與上述的光催化反應。值得注意的是，在產生光生"電子-空穴對"的同時，也會產生光生電子與空穴的復合，這個過程非常迅速，通常在納秒甚至皮秒的時間內發生；另外，在光生載流子轉移到TiO2晶格表面的過程中，甚至在其轉移到TiO2晶格表面后，都會存在光生電子與空穴的復合。因此，光催化反應與光生載流子的復合是相互競爭的。根據這個光生電子與空穴的遷移原理，可以從以下兩個方面提高TiO2的光催化效率：①提高光生"電子-空穴對"的產生效率；②降低光生"電子-空穴對"的復合效率。例如，通過在TiO2表面吸附電子受體或者供體的方法，來促進界面電荷的遷移與俘獲過程，減少光生電子與空穴的復合，其中將TiO2與其他半導體材料進行復合就是常見的手段。再如，為了提高TiO2晶體對光子的吸收效率，以及提高光生"電子-空穴對"的產生效率，對TiO2進行非金屬摻雜是一種有效的方法。
圖1-3 TiO2的光催化過程示意圖[15]
1.3 TiO2基納米材料的制備方法
有關TiO2基納米材料的研究主要包括材料制備、微觀形貌結構控制、宏觀性質測試表征以及材料的應用研究四個方面。材料制備方法通常決定了材料的結構和性質。對于TiO2基納米材料而言，其制備方法多種多樣。除了傳統的制備方法之外，由于技術的發展，很多新的金屬氧化物制備方法被提出來。除此之外，傳統制備方
法和現在新興的微波技術、超聲波技術、激光技術、冷凍干燥技術等新技術、新方法相結合，使得傳統方法在精細制備不同形貌、結構、性能的金屬氧化物材料方面應用越來越廣。按照制備過程中涉及的物理化學過程可以分為物理法和化學法兩大類。常用的物理或化學制備方法包括溶膠-凝膠(sol-gel)法、水熱法、靜電紡絲法、物理氣相沉積(PVD)法、微弧氧化法、化學氣相沉積(CVD)法、電沉積法等。本節對部分常用的制備方法作簡單介紹。
1.3.1 溶膠-凝膠法
利用該方法能夠制備出純度高、大小均勻、活性高的納米TiO2粉末。該方法通常以鈦醇鹽(Ti(O-Bu)4)，如鈦酸丁酯(C16H36O4Ti)或者鈦酸異丁酯為前驅體，將其溶于有機溶劑(如乙醇、丙醇和丁醇等)中形成均相溶液，并進行水解；同時進行失水與失醇的縮合反應，得到穩定、透明的溶膠體系。溶膠經陳化，形成空間網絡結構的凝膠，再對其進行干燥和研磨，得到納米TiO2粉末。但此時得到的TiO2粉末為非晶態，需要經過不同溫度的煅燒，才能得到銳鈦礦、金紅石或混晶的TiO2粉體。其反應過程如下[16]：
該方法具有反應溫度低(常溫下進行)、過程可控、設備簡單、重復性好、純度高等特點。但是需要原料成本高，制備的TiO2為非晶態，且為除去化學吸附基團，必須增加煅燒工序。
1.3.2 水熱法
水熱法又稱水熱合成法，是制備納米TiO2的重要方法之一。該方法通常在特定的高壓密閉容器中(高壓反應釜)，以水溶液為溶劑，加入TiO2前驅體，利用反應釜中的高溫高壓將體系加熱至臨界溫度，使前驅體溶解、成核、生長；后卸壓，再經過洗滌和干燥即得到納米級的TiO2粉末。在制備過程中，高溫高壓可以促進TiO2晶粒的成核與結晶，因此制得的TiO2具有良好的結晶性，無須再進行熱處理。另外，該方法還具有純度高、晶型好、分布均勻、大小可控，并且可以通過調節實驗參數制備不同晶型的納米TiO2粉體等優點。但是該方法對設備的要求較高，過程復雜，能耗較大，因此生產成本較高。
