光催化纳米材料在环境保护中的应用

综述了光催化纳米材料在环境保护领域中的应用进展及环境污染物在光催化纳米材料表面的光催化降解机理,对光催化纳米材料在降解化工废水、农药废水、染料废水、含油废水、造纸废水等有机废水和无机废水、自来水净化、大气污染治理等方面的应用进行了评述,简要介绍了该材料在自清洁涂料、光催化消毒剂、吸收紫外线等方面的应用。指出了目前光催化纳米材料在应用领域中存在的不足,并展望了合成出对可见光有高响应率的光催化剂。

石

２００５年第３４卷第５期

油化

工

ＰＥ，ｒＲＯＣＨＥ～ⅡＣＡＬＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹ

光催化纳米材料在环境保护中的应用

于兵川１，吴洪特１，张万忠２

（１．长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州４３４０２５；２．华中科技大学材料学院，湖北武汉４３００７４）

［摘要］综述了光催化纳米材料在环境保护领域中的应用进展及环境污染物在光催化纳米材料表面的光催化降解机

理，对光催化纳米材料在降解化工废水、农药废水、染料废水、含油废水、造纸废水等有机废水和无机废水、自来水净化、大气污染治理等方面的应用进行了评述，简要介绍了该材料在自清洁涂料、光催化消毒剂、吸收紫外线等方面的应用。指出了目前光催化纳米材料在应用领域中存在的不足，并展望了合成出对可见光有高响应率的光催化剂以及和传统污水处

纳米技术在环境保护中的应用

纳米技术具有极大的理论和应用价值，纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”。纳米技术研究在0．1．100nm尺度范围内物质具有的特殊性能及其应用。广义的纳米材料是指在三维空间中，至少有一维达到纳米尺度范围。或以其为基本单位所构成的材料。纳米材料具有辐射、吸收、杀菌、吸附等特性，众多研究表明这些新特性将在环境保护领域产生深远的影响。

一． 纳米技术在水处理中的应用

1）纳米催化剂

目 前 用 于水处理的纳米催化剂，主要指光催化剂，如Ti02,Cd5,ZnO等，其中TiO:因其活性高、稳定性好、对人体无害而最受重视。Matthews等P1曾对水中34种有机污染物的光催化降解进行研究，结果表明该方法可将水中的烃类、卤代物、轻酸盐表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂等污染物转化成CO;和H2O等无害物质。利 用纳 米光催化剂光催化降解有机废水是其最重要的用途之一纳米TiO:玻璃薄膜光催化剂，可将玫瑰红 B催化降解为 C02,H 20及一些其它的简单无机物。用溶胶一箭胶法制备的8层粒径为21.2nm的锐钦矿T102(存在于玻璃薄膜中)，在(28-0.5)℃和振摇条件下，可使初始浓度为9.87 x 10“一1

纳米材料在环境保护方面的最新应用进展（一）

(一) 纳米材料在空气净化中的应用

纳米材料在处理空气污染方面有广阔的应用前景，因其具有较小的颗粒尺寸，而且纳米微粒表面形态随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凹凸不平的原子台阶，从而起到以下3个方面的作用：①提高反应速度，增加反应率；②决定反应路径，良好的选择性；③降低反应温度。

1.1 汽车尾气净化催化剂

最新研究成果表明，复合稀土化合物的纳米级粉体有极强的氧化还原性能，这是其它任何汽车尾气净化催化剂都不能比拟的。它的应用可以彻底解决汽车尾气中一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的污染问题。以活性炭作为载体，纳米Zr0.5Ce0.5O2粉体为催化活性体的汽车尾气净化催化剂，由于其表面存在Zr4+/Zr3+及Ce4+/Ce3+电子可以在其3价和4价之间传递，因此具有极强的电子得失能力和氧化还原性，再加上纳米材料比表面大，空间悬键多，吸附能力强，因此它在氧化一氧化碳的同时还还原氮氧化物，使它们转化为对人体和环境无害的气体——二氧化碳和氮气。科学工作者研制的更新一代的纳米催化剂，将在汽车发动机汽缸发挥催化作用，使汽油在燃烧时就不产生CO和NOx，从而无需进行尾气净化处理。

1.

纳米光催化材料研究进展

姓名：蔡美娟 学号：7101010134 班级：行管104 摘要：

纳米材料被誉为2l世纪的新材料，直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、最直接、最有效的方法。为此，中国政府制定实施了“中国光明工程”计划，模仿自然界植物光合作用原理和开发出人工合成技术被称为“2l世纪梦”的技术，它的核心就是开发高效的太阳光响应型半导体光催化剂。目前国内外常见的光催化材料多为金属氧化物或硫化物，如TiO2、ZnO、CdS及PbS等。但由于光腐蚀和化学腐蚀强、难溶解，实用性好的有TiO2与ZnO，其中TiO2使用最为广泛，我们就以现今纳米光催化材料的TiO2与ZnO研究介绍来进行纳米光催化的研究进展

关键字：

纳米光催化材料 TiO2 ZnO能源的枯竭

正文： 1 引言

纳米材料被誉为2l世纪的新材料，其概念在本世纪中叶被科学界提出后得到广泛重视和探人发展。1959年，诺贝尔物理奖获得Feyranan在美国加州理工学院召开的美国物理学会年会上预言：如果人们可以在更小尺度上制备并控制材料的性质，将会打开一个崭新的世界。这一预言被科学界视为纳米材料萌芽的标志。在能源危机和环境问题的双重压力下，开发新能

二、影响纳米材料光催化活性的因素。

1、半导体的能带位置

半导体的带隙宽度决定了催化剂的光学吸收性能。半导体的光学吸收阈值λg与Eg有关，其关系式为：λg=1240/Eg。半导体的能带位置和被吸附物质的氧化还原电势，从本质上决定了半导体光催化反应的能力。热力学允许的光催化氧化还原反应要求受体电势比半导体导带电势低（更正）；而给体电势比半导体价带电势高（更负）。导带与价带的氧化还原电位对光催化活性具有更重要的影响。通常价带顶VBT越正，空穴的氧化能力越强，导带底CBB越负，电子的还原能力越强。价带或导带的离域性越好，光生电子或空穴的迁移能力越强，越有利于发生氧化还原反应。对于用于光解水的光催化剂，导带底位置必须比

H+/H2O(-0.41eV)的氧化还原势负，才能产生H2，价带顶必须比O2/H2O(+0.82eV)的氧化还原势正，才能产生O2,。因此发生光解水必须具有合适的导带和价带位置，而且考虑到超电压的存在，半导体禁带宽度Eg应至少大于1.8eV。目前常被用作催化剂的半导体大多数具有较大的禁带宽度，这使得电子-空穴具有较强的氧化还原能力。

2、光生电子和空穴的分离和捕获

光激发产生的电子和空穴可经历多种变化途径，其中最主要的是分离和复合两个相互竞争的

仿生材料在环境保护中的应用现状与前景

摘要：仿生材料是材料学科的一个新的研究领域，本文介绍了环境材料的研究现状，指出环境材料的合理应用在环境保护中发挥的重要作用，并从仿生材料科学与工程以及净化环境的观点介绍了仿生材料材料的主要研究研究现状及其环境保护中的应用现状与前景，并展现与生态环境协调的材料和系统的构思。 关键词：仿生材料、环境材料、环境保护 前言：

材料是直接或间接利用自然资源来制造成有用物件的物质[1],是人类社会文明进步的物质基础和先导，材料科学家把材料科学与工程定义为关于材料的组成、结构、制备工艺与其性能及使用过程间相互关系的知识开发及应用的科学[2]。长期以来，材料的生产—使用—废弃过程，可以说是一个提取资源，再大量地将废弃物排回到环境之中的恶性循环过程。在这一过程中，人们在材料设计时很少注意到自然资源和生态环境对此恶性循环的承受能力。基于此，曾汉民提出了促进可持续发展的材料设计与自然资源密切关系的模式[3]，它充分反映出材料的设计、应用与环境、资源的和谐、协调。他认为化学组成、物理结构是材料的2个基本要素，决定了材料的性质、使用性能和制备工艺。同时，这些因素与环境及资源都紧密相关且相互作用。

所谓生态材料(eeomateria

这篇文献介绍了纳米TO2-WO3材料的制备、表征光催化

纳米TiO2- WO3复合材料的制备、表征及

其光催化性能

学生姓名：唐靖 指导教师：任跃红 董金龙

（太原师范学院 化学系 062班 030031）

摘 要 以WO3粉体和钛酸四丁酯为原料，采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2-WO3复合材料，整个反应在室温下采用滴加的方式进行；各反应组分用量比为n(WO3+TBOT):n(EtOH):n(HCl):n(H2O)= 1:16:0.06:4, n(TBOT):n(HAc)=1:0.6；并通过红外光谱法和紫外-可见分光光度法对产品的结构和光吸收性能进行了表征，结果表明，通过复合，与TiO2相比，光吸收性能显著增强。在自然光照下，用制备的产品光催化降解甲基紫，结果表明，制备的纳米TiO2-WO3复合材料在日光下有很好的催化效果，并通过实验确定了光催化降解甲基紫的最佳条件。

关键字 纳米TiO2-WO3 溶胶-凝胶 光催化

前言

随着人们环保意识的提高，消除环境污染物的光催化降解[1]技术日益受到重视，并逐渐发展成为环境污染治理技术中的一项新技术。近年来，许多研究工作者为了拓宽纳米TiO2的光谱响应范围，使用多种手段对其进行改性，使其在自然光下即可

基因与老年痴呆症

常用软件课程设计基因工程技术在环境保护中的应用

随着科技的发展,人类在为自己生产出越来越多生活资料的同时,产生有害物质的数量和种类也大幅度增加,环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力，已成为人们十分关注的问题。基因工程技术是在DNA分子水平上按照人们的意愿进行的定向改造生物的新技术。而利用基因工程技术提高微生物净化环境的能力是用于环境治理的一项关键技术。这一技术发展到今天,正形成产业化并列为世界领先专业技术领域之一,广泛应用于食品、医药、化工、农业、环保、能源和国防等许多部门,并日益显示出其巨大的潜力。

一、基因工程在废水处理中的应用

基因工程技术应用于废水处理是水处理领域一项具有广泛应用前景的新兴技术。常规的废水处理方法有物化法、生物法等。由于一般的物化方法只是污染物的转移，不能从根本上治理，且容易造成二次污染，成本也较高，生物法逐渐成为废水处理的主要方法。但是由于废水的多样性及其成分的复杂性，自然进化的微生物降解污染物的酶活性往往有限，如果能利用基因工程技术对这些菌株进行遗传改造，提高微生物酶的降解活性，并可大量繁殖，就可以定向获得具有特殊降解性状的高效菌株，方便有效地应用于水污染处理。因此，构建基因工程菌成为现代废水处理技

光催化材料及其应用的基础研究

★项目简介：

光催化材料在解决能源和环境问题方面有重要的应用前景，传统光催化材料TiO2只能利用紫外光，而紫外光仅占太阳能的4%，因而其应用受到限制。为提高太阳能的利用率，亟待发展具有紫外—可见光响应的新一代光催化材料。本项目的总体研究目标是：拓宽光催化材料光响应范围的同时提高其量子转换效率，发展具有高量子转换效率和高稳定性的新一代光催化材料，显著提高光催化材料的太阳能利用率。拟解决的关键科学问题是：在光催化材料的设计中，如何调控材料的带隙宽度和带边（价带顶和导带底）

位置使其既具有可见光响应又与反应物的电极电位匹配，如何调控缺陷浓度、畴结构、晶粒尺寸提高光催化材料的量子转换效率；

在光催化材料制备科学中，如何利用薄膜和其它特殊结构解决光催化材料制备中大比表面和高结晶度的矛盾；在光催化材料应用基础科学中，如何解决复杂环境条件下光催化分解水制氢和降解环境污染物的材料失活与再生问题。为此，本项目拟开展以下六个方面的研究：新一代可见光光催化材料的理论设计及探索；光催化材料制备科学研究；光催化材料性能的微结构调控；光催化材料的界面过程及反应机理；光催化分解水制氢的应用基础；光催化净化空气和水的应用基础。

★项目专家组

纳米二氧化钛

化

2004年第24卷增刊

工环保

EN I NMEN AL EC I N FCHEMICALIND

117

纳米二氧化钛的制备及其光催化应用进展

2宁艳春1，，蒲文晶2

（华东理工大学化工学院，上海2；1.00237中国石油吉林石化公司研究院，吉林吉林1）2.32021

［摘要］纳米二氧化钛是一种纳米功能粉体材料，主要用于高科技领域。近年来，人们对纳米二氧化钛进行了广泛的研究。首先介绍了纳米二氧化钛的制备方法，然后就其作为光催化剂的作用机理及其在水处理、空气净化、抗菌方面的应用进行了综合评述。［关键词］纳米二氧化钛；光催化剂；制备；应用［中图分类号］ 134

［文献标识码］A

［文章编号］（）1006-1878200407-0117-03

纳米材料以其特殊的性能和广阔的发展前景引起众多科学家的广泛关注。“纳米”本身是长度计量单位，也等于千分之一微1纳米等于十亿分之一米，米，大约是三、四个原子的宽度。纳米材料可以理解为包括纳米颗粒和纳米晶体等的材料。纳米材料以其独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等性质，而呈现出许多奇异的物理、化学性质，使其在磁性材料、光学材料、催化剂材料和电子材料等众多领域具有重要的应用价值。