纳米TiO2光催化剂安全环保性能研究.doc

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1、纳米Ti02光催化剂安全环保性能研究北京化工人学徐瑞芬教授TheStudyofAppliedPropertiesforNano-titanininEnvironmentalSafegutird纳米科技的发展为人类治理环境开辟了一条行之有效的途径，我们可以合理利用自然光资源，通过纳米Ti02半导体的光催化效应，在材料内部由吸收光激发电子，产生电子-空穴对，即光生载流子，迅速迁移到材料表面，激活材料表面吸附氧利水分，产生活性氢氧自由基（o01I）和超氧阴离子自由基（02・一），从而转化为一种具有安全化学能的活性物质，起到矿化降解环境污

2、染物和抑菌杀菌的作用。纳米Ti02光催化应用技术工艺简单、成本低廉，利用自然光即可催化分解细菌和污染物，具有高催化活性、良好的化学稳定性和热稳定性、无二次污染、无刺激性、安全无毒等特点，且能长期有益于生态自然环境，是最具有开发前景的绿色环保催化剂之一。本研究在用亚稳态氯化法合成纳米二氧化钛的技术基础上，根据光催化功能高效性的需要，进行掺杂和表面处理，制成特有的在室内口然光和黑暗区微光也能显著发挥光催化作用的纳米二氧化钛，将其作为功能粉体材料，复合到塑料、皮革、纤维、涂料等材料屮，研制成无污染、无毒害的纳米Ti02光催化绿色复合材料

3、，充分发挥抗荊、降解有机污染物、除臭、自净化的功能，这类环保型功能材料实施方便、应用性强，能实用到生活空间的多种场合，发挥莫多功能效应，成为我们生活环境中起长期浄化作用的环保材料。2纳米T102光催化剂对环境的挣化功能研究2.1室内环境的净化随着建筑材料中各种添加物的使用，室内装饰材料和各种家用化学物质的使用，室内空气污染的程度越來越严重。调查表明，室内空气污染物浓度髙于室外，共至高于工业区。据有关部门测试，现代居室内空气中挥发性有机化合物髙达300多种，其中对人体容易造成伤害、哄至致癌的就有20多种，极大地威胁着人类的健康生活。

4、随着人们健康和环保惫识的増强，人们对具有光催化净化室内外空气、抗菌杀毒等功能性绿色环保材料的需求日益迫切，纳米Ti02光催化剂的出现为环境净化材料的发展开辟了一片新天地，也为人们对健康环境需求的解决提供了有效的途径。2.1.1纳米Ti02光催化绿色涂料降解氨气的性能研究氨气是室内空气的主耍污染源Z_,它主要來自于建筑中使用的混凝土添加剂，如防冻剂、膨胀剂，涂料添加剂等。氨气有难闻的臭味，对上呼吸道及眼睛有刺激作用。据相关国家标准《民用建筑工程空内环境污染控制规范》一-，GB50325-2001,氨气浓度小于0.2mg/m3o轻度超

5、标氨气污染可导致人流泪、咳嗽、头痛、头昏；中度超标以上污染可导致人的眼角膜水肿、结膜发炎、角膜坏死、直至失明、上呼吸道感染、支气管肺炎、喉头水肿、肺水肿、肺间质纤维化、肺部感染死亡的危害。表1给出毎气严重超标某一房间在涂刷纳米Ti02复合涂料前后空气中氨气浓度的变化。表1纳米Ti02光催化绿色涂料降解空气屮氨气的测定Table1Determinationofnan（）-Ti02coatingsdecomposingammoniaintheair测试项目未涂刷纳米T102光催化绿色涂料涂刷纳米T102光催化绿色涂料前，氨气浓度(mg

6、/m3)后,氨气浓度(mg/m3)客厅1.150.35卧室1.150.45表2纳米TiO2光催化绿色涂料对甲醛、氨气、苯的降解效果Table2Theeffectofdegradingformaldehyde,ammoniaandbenzenefornanometereconomicalcoatings测试条件气体浓度放入涂料板前放入涂料板后_天两天五天七天去除效率厲)氨气(mg/m3)1.930.600.320.220.1891甲醛(mg/m3)0.900.430.210.130.0792苯(mg/m3)0.860.610.250

7、.150.0594以氨气浓度相对最髙容许浓度标准放大10倍，将纳米Ti02光催化绿色涂料对密闭空间内的基气进行降解,用七天时间，将氨气浓度从1.93mg/m3降解到0.18mg/m3,控制在容许浓度之内，光催化降解效率达到91%,降解产物为N2和1120。对某-•氨气严巫超标的建筑楼房的客厅和卧室，用纳米Ti02光催化绿色涂料涂饰,也得到很好的降解效果。由此说明，纳米Ti02光催化绿色涂料对空气屮的氨气具有较好的降解作用，以此可长期提高家居室内的空气质量，有效降低氨气对人们造成的危害。2.1.2纳米Ti()2光催化绿色涂料降解甲醛

8、的性能研究甲醛是比较典型的室内环境污染物，它由多种室内装修材料，如家具油漆、墙纸、塑料地板、化纤地毯、门窗等，都有可能向室内释放甲醛，尤其现今的人造板材普遍使用酚醛树脂等能够释放出甲醛的粘合剂，在室内环境中释放甲醛町持续数年。能够引起DNA-蛋白质