纳米TiO2薄膜在环保领域的重要应用.doc

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1、纳米TiO2薄膜在环保领域的重要应用随着经济的飞速发展与污染问题的日益严重，环境保护已经成为目前全世界最为关注的问题之一。TiO2由于其特殊的能带结构，在光催化方面具有特殊性能。TiO2在吸收一定波长的光后会产生具有强氧化还原能力的电子-空穴对，可以作为一种良好的光催化剂，将水中或者空气中的许多难以降解的有机物彻底降解，具有净化能力强，无二次污染，降解速度快等优点，因此，在环境保护领域具有极其重要的应用前景。二氧化钛是一种重要的氧化陶瓷，同时也是一种具有宽禁带的半导体材料。它具有优良的化学稳定性和热稳定性，良好的介电性质和光催化特性，抵抗电化学腐蚀特性等。上世纪70年代，科学家在研究半导体

2、氧化物的光学反应时，第一次发现了TiO2的光催化效应，TiO2在一定波长的光照下能够将水分解成氢气和氧气，由此引起了人们对TiO2光化学活性的研究兴趣。经过几十年的努力，TiO2光催化在处理工业废水及净化室内空气污染方面得到了广泛的研究。由于全球环境污染情况越来越严重，TiO2纳米粒子作为一种良好的环境光催化剂所显示的重要潜力而引起广泛的重视，并已经得到了很好的应用。由于TiO2光催化剂能够将水中许多难以降解的有机物彻底降解，且无二次污染，故目前欧美许多国家都已将其作为环保新技术的研究重点。根据文献报道，对于美国环境保护局所规定的绝大多数有机污染物，光催化技术均可将其有效降解。对于无机污染

3、物，光催化降解也有十分广泛的应用，比如，NO-2，S-2，CN-，NO3-，SO2等无机污染物可吸附于光催化剂表面，被光氧化为N2，CO2等无毒害的物质。在已成功应用的实例中，纳米TiO2粒子能够将空气中的SO2、H2S、NO等气体以及建筑材料以至屋内家具所释放的有害气体(如甲醛、苯系物等)吸附在光催化剂的表面，进而进行分解转化。粉末状TiO2有易团聚、难以回收等缺点，而二氧化钛薄膜则不易团聚，可以重复利用；但TiO2薄膜起光催化作用的只有表面那一层TiO2，因而降低了TiO2的利用率和光催化效率，而多孔TiO2薄膜由于具有孔道结构能够使污染物与基底上的TiO2充分接触，有利于提高TiO2

4、的利用率，改善其光催化性能。因此，当前的研究热点是多孔TiO2薄膜。由于纳米TiO2薄膜具有超亲水性，因此可以在玻璃、镜面、建筑材料等表面涂上一层TiO2的涂层，当这些材料表面吸附了空气中的有机和无机污染物，TiO2的光催化性能就可以把吸附在其表面的污染物分解成CO2和H2O，被雨水冲刷干净。这是一个自清洁的过程。有研究表明，在室内光和日光灯照射下，也能激发纳米TiO2的光催化活性。所以，这种光催化新技术也给日常的生活环境维护带来了新的应用开发热潮。