二氧化钛综述.doc

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1、纳米二氧化钛综述摘要：纳米Ti02具有十分宝贵的光学性质，高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，目前已广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、防晒霜、食品包装材料、航天工业等众多领域。在环境、信息、材料、能源、医疗与卫生中的有广阔的前景使纳米氧化钛进一步成为科学家研究的焦点。关键词：污水净化太阳能电池抗紫外线1•纳米氧化钛可作太阳能电池原料目前，能源消耗主要来自于化石燃料，由于化石燃料储量有限以及所带来的环境污染问题，人们开始把冃光投向环境友好、可再生的能源

2、屮，太阳能是未来最有希望的能源之一。而纳米氧化钛是制备太阳能电池的理想材料。原理光催化反应基本途径当能量大于「02禁带宽度的光照射半导体时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子（矿），同时在价带留下空穴（矿）。由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。空穴和电子在催化剂粒子内部或表面也可能直接复合。空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的0H或旳0发生作用生成H0•oH0•是一种活

3、性很高的粒子，能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化，通常认为是光催化反应体系中主要的氧化剂。光生电子也能够与02发生作用生成ho2・和0〕・等活性氧类，这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应。H0•能与电子给体作用，将之氧化,矿能够与电子受体作用将之还原,同时h+也能够直接与有机物作用将Z氧化：光催化反应的量子效率低（理论上不会超过20%）是其难以实用化的最为关键因素之一。2•防紫外线功能纳米氧化钛（T25）既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型

4、的紫外线防护剂。纳米氧化钛的抗紫外线机理：按照波长的不同，紫外线分为短波区190-280nm、中波区280-320nm.长波区320〜400nni。短波区紫外线能量最高，但在经过离臭氧层时被阻挡，因此，对人体伤害的一般是中波区和长波区紫外线。纳米氧化钛（同VK-T25）的强抗紫外线能力是由于其具有高折光性和高光活性。其抗紫外线能力及其机理与其粒径有关：当粒径较大时，对紫外线的阻隔是以反射、散射为主，且对中波区和长波区紫外线均有效。防晒机理是简单的遮盖，属一般的物理防晒，防晒能力较弱；随着粒径的减

5、小，光线能透过纳米二氧化钛的粒子面，对长波区紫外线的反射、散射性不明显，而对中波区紫外线的吸收性明显增强。其防晒机理是吸收紫外线，主要吸收中波区紫外线。由此可见，纳米氧化钛对不同波长紫外线的防晒机理不一样,对长波区紫外线的阻隔以散射为主，对中波区紫外线的阻隔以吸收为主。纳米氧化钛在不同波长区均表现出优异的吸收性能，与其他有机防晒剂相比，纳米二氧化钛具有无毒、性能稳定、效果好等特点。利用纳米Ti02的透明性和紫外线吸收能力还可用作食品包装膜、油墨、涂料、纺织制品和塑料填充剂，可以替代有机紫外线吸收

6、剂，用于涂料中可提高涂料耐老化能力。3光催化功能二氧化钛具有粒子团聚少、化学活性高，粒径分布窄、形貌均一等特性，具有很强的光催化性能，已广泛应用于环保中。(1)气体净化环境有害气体可分为室内有害气体和大气污染气体。室内有害气体主要有装饰材料等放出的甲醛及生活环境屮产生的甲硫醇、硫化氢及氨气等。纳米二氧化钛通过光催化作用可将吸附于其表面的这些物质分解氧化，从而使空气中这些物质的浓度降低，减轻或消除环境不适感。另外，「02在光照下对环境中微生物的抑制或杀灭作用，因此，纳米二氧化钛能净化空气，具有除臭

7、功能。(2)对有机废水的处理，效果十分理想。纳米二氧化钛复合材料对有机废水的处理，效果十分理想。以Ti02为光催化剂，在光照的条件下，可使水中的姪类、卤代物、竣酸等发生氧化-还原反应，并逐步降解，最终完全氧化为环境友好的C02和H20等无害物质。杭州万景新材料有限公司采用新型纳米二氧化钛载银复合催化剂，对印染和精炼废水生化处理后的出水进行深度处理，光照120min后，印染和精炼废水的CODcr去除率分别为75.3%和83.4%O经研究表明，在太阳光照射下用多孔纳米「02薄膜处理水溶液中的敌敌畏有

8、很好的效果。除此之外，纳米二氧化钛还可有效地用于含CN-的工业废水的光催化降解。(3)处理无机污水除有机物外，许多无机物在「02表面也具有光学活性，例如无机污水中的Cr6+接触到「02催化剂表面时，能够捕获表面的光生电子而发生还原反应，使高价有毒的C「6+降解为毒性较低或无毒的C「3+,从而起到净化污水的作用；一些重金属离子如Pt4+,Hg2+,Au3+等，在催化剂表面也能够捕获电子而发生还原沉淀反应，可回收污水的无机重金属离子。4.防雾及自清洁功能Ti02薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因