1。2 TiO2
1。2。1 TiO2的概述
随着现代科学的发展,TiO2已经成为目前最有前景的光催化剂。二十世纪七十年代初期,日本科学家Honda和他的同事[1]发现了TiO2在太阳光的照射下可以催化分解水制得氢气。自此开始,光催化反应得到了人们的普遍关注,从此人们开始大量的研究TiO2,并使得TiO2的应用拓展到光电、光催化等更多的高科技领域。而光催化正是当前最需要关注的领域。在这些领域的应用很多时候不仅依赖于TiO2材料本身的性质,还依赖于对TiO2材料的各种复合,掺杂以及TiO2与外界诸多因素的相互作用。但是,TiO2由于其3。2 eV的带隙值。所以仅在紫外光照射下可以吸收,从而太阳能源的利用效率降低。本文通过掺杂,复合等各种方法试图提高TiO2催化剂的催化活性。
1。2。2 TiO2的作用
TiO2的光催化活性对于环境保护有着突出的作用,在现代社会中,很多领域都在利用太阳能,因为太阳能更加环保,应用范围也十分广泛,成本低廉,所以本文将利用TiO2的光催化活性进行深入的研究,首先TiO2的光催化活性在现代社会中,被应用于治理环境,家用清洁等方面。
TiO2可以与沥青混合,可以涂覆在城市马路的铺路表面减少空气中的污染物。当汽车经过时,含TiO2的混凝土或沥青可以净化空气,消除车辆排放物中25%到45%的氮氧化物。将TiO2涂覆在混凝土面上,其清洗空气的效果同样显著。TiO2受到光照会形成一种独特的氧化还原体系的这一性质被用于处理工业和生活废水是一种极其有效的治理途径。这是因为纳米TiO2在阳光的照射下,其阶带电子受光能激发而迁移到导带,从而会形成一种导带带电子而阶带电子迁移形成的带正电荷空穴,这就最终在纳米TiO2上生成一种氧化还原反应环境系统。该系统不仅能有效的氧化或者还原各种无机物质,而且还能起到对人体内有害物质的分解作用,最终再以CO2、H2O等对环境无害的小分子而排放。故而纳米TiO2光催化治理工业和生活废水的方式被行业内越来越广泛的运用。同时TiO2对水中存在的多种有机污染物都能够有效分解为二氧化碳,水等物质而排放。
首先,对于污水中的有机污染物,TiO2不仅能够有效的破坏所带基团,从而达到高效的分解率(99%)左右,而且还能毁坏这些物质中的发色团,使其污水处理排放色度完全达到国家要求排放标准[2]。
TiO2对于重金属污染物的降解也有着高效的作用。例如对于高毒性的Cr6+、Hg2+、Pb2+等离子,因纳米TiO2具有氧化、还原性质,可利用这些性质把高价阳离子还原成单质而沉淀出,也可氧化为不溶于水高氧化态而沉淀出来,其降解能力突出,可达到99%的降解率。论文网
对于污水中毒性大的工业排放污染物以及含油污染等TiO2能够有效的破坏其中的芳环,从而大幅度的降低这些物质毒性。同时TiO2在降解这些物质时还有显著的优点,不仅能生成清洁无害的物质且不会对环境产生再次污染,而且其降解率又较高,可达到80%以上,同时其降解周期大大缩短只需1 h~2 h就能够完成。TiO2拥有良好的杀灭微生物和细菌[3]效果,TiO2光催化氧化不仅可以有效的处理自来水减少其中的细菌数,饮用后无致突变作用,达到国家安全饮用水的标准;而且在涂料中添加纳米TiO2可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料,同时此杀菌功能也应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所,可净化空气、防止感染、除臭除味。能够有效杀灭等等有害细菌。
   TiO2不仅是一种环境安全的清洁剂,而且可以起到节省能量还有保护环境资源的作用[4]。在清洁剂方面,TiO2的光催化作用可以有效的分解除去室内、车内、其他装修材料等放出的有机污染物和有毒气体,利用其氧化作用去除各种对人体有害的气体。
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