納米材料在光催化中的應(yīng)用論文

1、納米材料在光催化中的應(yīng)用摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，很多問(wèn)題用傳統(tǒng)的方法很難解決或解決不夠徹底，譬如在環(huán)保上。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，光催化技術(shù)在諸多領(lǐng)域應(yīng)用引起了廣泛研究。主要綜述了該技術(shù)在抗菌、水處理、空氣凈化、有機(jī)物的降解的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，并指出了該技術(shù)目前存在的問(wèn)題和未來(lái)的發(fā)展方向。關(guān)鍵字：納米TiO2；光催化劑；環(huán)保；應(yīng)用引言 目前，人們的生活水平正在逐節(jié)攀升，進(jìn)而對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高。然而人們正面臨著嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，這些都是及待解決的問(wèn)題，而納米材料在光催化中的應(yīng)用范圍很廣，如在抗菌、水處理、空氣凈化、降解有機(jī)物、金屬防腐、等方面均有涉及，而且效果很好，比起一些傳統(tǒng)方法要有優(yōu)勢(shì)。因此

2、隨著社會(huì)的需要愈加迫切，納米材料在光催化中的應(yīng)用就更加脫穎而出，而在諸多納米材料中TiO2的用途更加廣泛。本文主要探討和概述一些納米材料尤其是TiO2在光催化中的一些較為常用的應(yīng)用 1. 光催化反應(yīng)機(jī)理目前，光催化反應(yīng)很多情況下用在有機(jī)污染物的降解上，所采用的光催化劑多為納米TiO2，當(dāng)光輻射TiO2時(shí)，處于低價(jià)的帶的電子就會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶，價(jià)帶生成空穴(h+) TiO2變成TiO2（h+ e-）此時(shí)，此時(shí)e- h+ 存在兩種可能性，一是二者復(fù)合，將吸收的光能以熱的形式釋放，或釋放出光子，無(wú)法利用吸收的光能；二是二者分離，將吸收的光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。實(shí)驗(yàn)證明，TiO2與水接觸時(shí)表面就會(huì)吸附OH-H

3、2O 分子，這些組分可被光激發(fā)產(chǎn)生的空穴h+所氧化，生成H2O（吸附在TiO2 表面）.另外有機(jī)物直接被h+ 氧化也是可行的?！?1】1.1納米TiO2作為光催化劑的優(yōu)勢(shì) 由于TiO2穩(wěn)定性好，而其又對(duì)人體無(wú)毒，已成為最受重視的一種光催化劑。很多情況下它經(jīng)常被用于有機(jī)物的降解上。譬如:TiO2當(dāng)受到光的激發(fā)是產(chǎn)生的OH能將脂肪一類(lèi)物質(zhì)氧化成醇，進(jìn)而氧化成為醛類(lèi)化合物、再變?yōu)樗?，最后脫去羧基產(chǎn)生CO21.2用于有機(jī)物的降解 如上所述：:TiO2當(dāng)受到光的激發(fā)是產(chǎn)生的OH能將脂肪一類(lèi)化合物氧化成醇，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成CO2。以脂肪一類(lèi)物質(zhì)為例；當(dāng)此類(lèi)有機(jī)物碰上受到光催化而激發(fā)的TiO2時(shí)，脂肪一類(lèi)的物質(zhì)就

4、會(huì)不斷被氧化，實(shí)際上酶降解一個(gè)碳原子就形成一個(gè)CO2分子，進(jìn)而不斷循環(huán)，直至脂肪族全部轉(zhuǎn)化為CO2為止。而至于芳香族化合物則降解為CO2和H2O及一些無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)。2.納米TiO2光催化反應(yīng)在空氣凈化上的應(yīng)用 吸附在TiO2表面的溶解氧俘獲電子形成原子氧，而空穴則將吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成OH（氫氧自由基）。氫氧自由基的氧化能力很強(qiáng)，能有效地將有機(jī)污染物氧化，最終將其分解為CO2，H2O，PO43-，SO42-，NO23-及鹵素離子等無(wú)機(jī)小分子，達(dá)到消除空氣污染物的目的。2.1 納米TiO2應(yīng)用于空氣凈化領(lǐng)域獨(dú)特的環(huán)保優(yōu)勢(shì)(1)降解沒(méi)有選擇性，幾乎能降解所有有機(jī)物，尤其適合于

5、氯代有機(jī)物、多環(huán)芳烴等；(2)其催化反應(yīng)條件溫和，投資少，能耗低，在紫外光照射或陽(yáng)光下即可發(fā)生光催化氧化反應(yīng)；(3)無(wú)二次污染，有機(jī)物徹底被氧化降解為CO2和H2O等無(wú)害物質(zhì)；(4)應(yīng)用范圍廣，幾乎所有的污染空氣都可以采用。(5)降解速度快，一般只需要幾十分鐘到幾個(gè)小時(shí)即可取得良好的處理效果。2.2 水處理 鑒于傳統(tǒng)的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問(wèn)題，因此污水治理一直得不到好的解決。而納米技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用很可能徹底解決這一難題。研究表明，納米TiO2能處理多種有毒化合物，可以將水中的烴類(lèi)、鹵代烴、酸、表面活性劑、染料、含氮有機(jī)物、有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑、木材防腐劑和燃料油等很快地完全氧化為C

6、O2、H2O等無(wú)害物質(zhì)。此外，納米TiO2在降解紡織后留下的廢水、有機(jī)溴（或磷）殺蟲(chóng)劑等到方面也有一定效果。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有3000多種難降解的有機(jī)化合物可以在紫外線(xiàn)的照射下通過(guò)納米TiO2而迅速降解，而相對(duì)于傳統(tǒng)的處理方法這種技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢(shì)?！?】【7】【9】【10】雖然利用納米光催化TiO2進(jìn)行水處理目前還未得到廣泛應(yīng)用，但我們可以看出它未來(lái)的應(yīng)用前景必將非常廣闊。3 光催化空氣凈化器的原理及功效3.1 空氣凈化器的發(fā)展 隨著人民生活水平的提高和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，空氣凈化技術(shù)的研究應(yīng)運(yùn)而生?？諝鈨艋姆椒ê芏?，但是有很多的方法在處理上都存在一些問(wèn)題，譬如在用臭氧凈化空氣時(shí)，其就存

7、在不能分解有機(jī)污染物的缺點(diǎn)相對(duì)來(lái)說(shuō)采用納米光催化分解有害氣體為核心，結(jié)合高新除塵技術(shù)、紫外殺菌技術(shù)、臭氧耦合技術(shù)和負(fù)離子清新技術(shù)于一體的空氣凈化技術(shù)將帶來(lái)全方位的空氣凈化器。其具有強(qiáng)力除塵、脫臭、消毒、滅菌、分解有害氣體等凈化空氣的功能?！?】【8】3.2 新材料、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 應(yīng)用納米TiO2泡沫鎳金屬濾網(wǎng)及改性活性炭等新材料，以及采用慣流風(fēng)扇取代傳統(tǒng)的離心風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，提高空氣凈化器的性能。 （1）光催化泡沫鎳金屬濾網(wǎng)的特性 鎳金屬網(wǎng)是用特殊的工藝方式將金屬鎳制作成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的金屬濾網(wǎng)。它具有：空隙加大，一般大于96%；通透性好，流體通過(guò)阻力??；其實(shí)際面積比表觀面積大很多倍（10-13）

8、的特性。 鎳金屬網(wǎng)是將納米級(jí)的TiO2以特殊工藝鑲嵌在泡沫狀鎳金屬網(wǎng)上，從而將光催化材料的殺菌、除臭、分解有機(jī)物的功能和鎳的超穩(wěn)定性很好的結(jié)合在一起。它有效的解決了其他光催化材料在使用中存在的有效受光面積小、流體和光催化材料接觸面積小、氣阻大以及因光催化材料在光催化作用下的強(qiáng)氧化性致使其附著基材易老化和光催化易脫落而使其壽命短的缺陷?！?】 （2）光催化空氣凈化器通過(guò)在殼體內(nèi)上置貫流風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相對(duì)節(jié)省了空間，有效增大過(guò)濾系統(tǒng)的空間，實(shí)現(xiàn)了普通過(guò)濾器和特效過(guò)濾器的同時(shí)使用，提高了空氣凈化的效率和質(zhì)量。同時(shí)，貫流扇葉的應(yīng)用吸取空調(diào)中風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，使應(yīng)用環(huán)境更加健康、環(huán)保。4光催化納米二氧化

9、鈦復(fù)合涂料4.1納米二氧化鈦復(fù)合涂料的抗菌效果人們的居住環(huán)境中存在著各種有害微生物，這些微生物容易繁殖，從而導(dǎo)致空氣菌濃度和物品表面菌濃度增大，對(duì)人類(lèi)生活產(chǎn)生不良影響。事實(shí)證明，使用抗菌材料是一種殺死細(xì)菌、抵抗感染的有效辦法，能夠提高人類(lèi)健康生活的質(zhì)量。當(dāng)前，納米二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N新型抗菌劑，無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)刺激性、熱穩(wěn)定性與耐熱性好，以其優(yōu)異的抗菌性能成為開(kāi)發(fā)研究的熱點(diǎn)之一。它合理利用自然光資源，常溫常壓即可催化分解細(xì)菌和污染物，具有高催化活性，且無(wú)二次污染、安全無(wú)毒，長(zhǎng)期有益于生態(tài)自然環(huán)境。通過(guò)納米二氧化鈦半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，在材料內(nèi)部由吸收光激發(fā)電子，產(chǎn)生電子 - 空穴對(duì)，即光生載流子，迅速遷

10、移到材料表面，激活材料表面吸附氧和水分，生成一些活性基團(tuán)，包括. OH ， . O 2 - ， Ti 3+ ，從而轉(zhuǎn)化為一種具有安全性化學(xué)能的活性物質(zhì)，并產(chǎn)生高溫，足以使TiO2表面吸附的有機(jī)污染物分解，起到降解環(huán)境污染物和抑菌殺菌的作用?！?】【2】【3】5結(jié)語(yǔ) 綜合文中所述，納米材料在光催化中的應(yīng)用很廣泛，其在諸多領(lǐng)域中均有涉足，且優(yōu)勢(shì)巨大，。在當(dāng)今社會(huì)，隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境破壞愈加嚴(yán)重，環(huán)保無(wú)疑將成為頭等大事，而隨著人們對(duì)納米材料在光催化這一領(lǐng)域中的研究逐漸加深，人們就越來(lái)越重視它的作用。經(jīng)過(guò)40多年的努力研究，科學(xué)家們指出了該技術(shù)目前存在的問(wèn)題和未來(lái)的發(fā)展方向。目前中國(guó)在這一領(lǐng)域上的研

11、究尚還不夠，因此我們要努力研究，以跟上其他發(fā)達(dá)國(guó)家腳步。參考文獻(xiàn)：【1】.祖庸;雷閆盈;李曉娥納米TiO2- 一種新型的無(wú)機(jī)抗菌劑期刊論文-現(xiàn)代化工，1999，19（8）：46-48.【2】劉平，林華香，付賢智，等。攙雜TiO2光催化膜材料的制備及其滅菌機(jī)理J.催化學(xué)報(bào)，1999,20(3)：325-328【3】許瑩. 無(wú)機(jī)抗菌劑的制備及在建筑用殺菌涂料中的應(yīng)用 J.新型建筑材料 ,2003, (2):47【4】張君，馬江濤 . 納米 TiO2光催化劑在抗菌方面的應(yīng)用和研究進(jìn)展J.當(dāng)代化工， 2006,35(3):212-214?！?】蘆麗霞，何爭(zhēng)光，熊輝東，等。太陽(yáng)能光催化氧化技術(shù)在水處理方

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13、理論與實(shí)踐發(fā)展 環(huán)境科學(xué)發(fā)展，第三卷第一期，Nano-materials in the application of photocatalyticName: XU YA SUO Student Number: 5901110134 Class: mechanisms 104 Abstract：: With the development of society, many problems difficult to solve using traditional methods or not thorough enough to solve, such as in environmental p

14、rotection. Since the 20th century, 70 years, photocatalytic technology applications in many fields, has attracted wide research. Major review of the technology in anti-bacterial, water treatment, air purification, degradation of organic matter in the development and research, and pointed out the existing problems of the technology and the future direction of development.Keywords: Nano-TiO2; photocatalyst; environmental protection; Application朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字典可翻譯 50 多種語(yǔ)言 La voiture hoje est ensolarado Es ist sehr interessant! miracoloso Pardo