§2 几种重要的环保纳米材料

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1、§2几种重要的环保纳米材料2.1纳米TiO22.1.1在治理有机污染物方面的应用纳米TiO2光催化剂能有效地降解有机污染物，其机理就是通过催化剂表面产生的强氧化性的自由基致使有机物氧化分解．最终使之矿化。因这种氧化作用无选择性，且有较高的分解效率，所以环境中的多种有机污染物均可被氧化分解而消除。2.1.1.1卤代有机化合物卤代有机化合物包括卤代脂肪烃、卤代芳香烃和卤代脂肪酸等。这类物质在美国和欧共体公布的环境优先污染物黑名单中占有相当大的比例。由于其种类繁多、应用广泛、对人类和其他生物毒性较强、对自然环境污染严重，因而研究其催化降解条件、机理及治理方法均具有重要的现实意义。Willie和

2、Prudent等人分别用普通TiO2粉末进行了卤代脂肪烃、卤代有机酸和卤代芳烃的光催化降解实验研究，并详尽探讨了光催化降解机理。1992年，李田等人对饮用水中9种卤代有机物进行了光催化降解的实际和模拟研究，并得到了9种卤代有机物的光催化降解半衰期，结果表明饮用水中多种有机物被同时去除，水质得以全面改善。2.1.1.2染料在染料的生产和使用中，有大量盐度高、色度深、异味大的染料废水进入环境，对生态环境和饮用水造成极大的污染。近年来用普通TiO2粉末对染料的脱色、光解等进行了大量的研究，并取得了一定的成果。近几年人们又在尝试用纳米TiO2粉体对染料进行脱色和光解处理，以期提高脱色和光解效率。

3、1997年，符小荣等人利用自制的纳米TiO2薄膜对染料进行了光催化降解研究，收到了良好的效果；瞿萍等人用纳米Ti02粒子作光催化剂，在可见光照射下成功地对曙红、罗丹明、二号橙等染料进行了光降解处理，并指出了可见光照射下的光催化机理不同于紫外光照射下的光催化机理。1999年，张汝冰等人用纳米TiO2对甲基橙、亚甲基蓝等染料分子进行了光催化降解的实验研究，结果令人满意。2.1.1.3农药农药分为除草剂和杀虫剂，大都是有机磷、有机氯及含氮化合物。它们在大气、土壤和水体中停留时间长，危害范围广，且难以降解，故其在自然界的环境化学行为深受人们的关注。1999年，郑巍等人研究了由CMC—Na附载普通

4、TiO2光催化降解农药的过程，降解率达50％以上，降解速率符合一级动力学方程，并探讨了以自然光为光源催化降解咪呀胺的可行性。1996年，陈士夫等人以四异丙醇钛为原料，用S—R法制备的TiO2，胶体，经烧结后生成的粉末附载于玻璃纤维．对有机磷农药进行了光催化降解研究。结果表明，浓度较低的有机磷农药在375W中压汞灯照射下短时间内被完全分解为磷酸根，效果显著。光催化分解农药的优点是它不会产生毒性更高的中间产物，这是其他方法所无法相比的。2.1.1.4表面活性剂表面活性剂在工农业和人们生活中有着广泛的应用，已对水环境造成严重污染。由于其影响废水的生化处理．且进入人体后能加快肝脏合成胆固醇的速度

5、，所以如何去除水体中的表面活性剂已引起人们的重视。目前去除水体中表面活性剂的主要方法有泡沫分离法、絮凝分离法和吸附法等，但这些方法对低浓度表面活性剂废水的处理效果不能令人满意。而采用纳米TiO2光催化分解表面活性剂的研究已为人们所关注，并对一些表面活性剂光解处理取得了较好的效果。2.1.1.5其他有机化合物对于酚类、多环芳烃、杂环及含氮化合物的光催化降解，也进行过相关的研究。Oliveira等人对苯酚的光催化机理进行了深入地研究，并提出了光催化氧化模式。2000年，王晓平等人曾用自制的纳米TiO2粉末对苯酚进行了光解研究，效果较为显著。对于多环芳烃及杂环芳烃等因其结构比较复杂，产物种类多

6、，对其光解机理还不很清楚，有待于进一步研究。2.1.2在环境净化方面的应用纳米TiO2粒子在紫外光照射下产生载流子(电子、空穴对)，空穴能分解周围的水产生活性羟基自由基－OH，电子能使空气中的氧还原成活性氧离子，因而显示出极强的氧化能力。油污、细菌、恶臭分子等被吸附在纳米TiO2，粒子的表面而分解成CO2和H20等无害物质。因此纳米TiO2在环境净化方面有着广泛的应用。日本在这一领域的开发研究起步较早，东京大学的藤岛昭教授等人在1993年就提出了将TiO2光催化剂应用于环境净化的建议，外加20世纪90年代日本实施了净化空气的恶臭管理法，当时在日本掀起了大气净化、除臭、防污、抗菌、防霉和开

7、发无机抗菌剂的所谓“光净化革命”的热潮，TiO2光催化剂的应用开发研究受到广泛的重视。此后一些环境净化产品相继问世，如在空气净化方面：室内用产品有抗菌瓷砖、抗菌卫生陶瓷、除臭照明灯具、防污除臭日光灯、除臭杀菌空气清净器、除臭板、除臭纸和布等；室外用产品有NO除去板、防污顶棚、防污隧道照明装置。水质净化方面的产品有泄漏油处理用的油分离玻璃珠、地下水及下水道污水处理用的有机氯化物催化剂以及防水生生物附着用的玻璃纤维布等。近年来，我国也开