納米材料在光催化中的應(yīng)用

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1、納米材料在光催化中的應(yīng)用姓名：楊明學(xué)號：5400209157班級：工管093班摘要：納米技術(shù)是當(dāng)今世界最有前途的決定性技術(shù)。以半導(dǎo)體材料為催化劑光催化氧化水中有機污染物在近年來受到廣泛關(guān)注，許多研究工作者在有機物光催化氧化方面進(jìn)行了大量研究工作，發(fā)現(xiàn)鹵代芳香烴、鹵代脂肪烴、有機酸類、染料、硝基芳烴、取代苯胺、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物、烴類、酚類、表面活性劑、農(nóng)藥等都能有效地進(jìn)行光催化反應(yīng)，除毒、脫色、生成無機小分子物質(zhì)，最終消除對環(huán)境的污染。納米材料是晶粒尺寸小于100nm的單晶體或多晶體，由于晶粒細(xì)小，使其晶界

2、上的原子數(shù)多于晶粒內(nèi)部的，即產(chǎn)生高濃度晶界，因而使納米材料有許多不同于一般粗晶材料的性能，如強度硬度增大、低密度、低彈性模量、高電阻低熱導(dǎo)率等（1）。正是因為納米材料具有這些優(yōu)良性能，因此納米材料在今后一定有著廣泛的應(yīng)用。引言：此法能處理多種污染物，適用范圍廣，特別是對難降解有機物具有很好的氧化分解作用;還具有反應(yīng)條件溫和，設(shè)備簡單，二次污染小，易于操作控制，對低濃度污染物及氣相污染物也有很好的去除效果;催化材料易得，運行成本低;可望用太陽光為反應(yīng)光源等優(yōu)點，是一種非常有前途的污染治理技術(shù)。關(guān)鍵字：納米納米材

3、料納米材料光催化納米TiO2水熱合成法納米（nm)是長度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對宏觀物質(zhì)來說，納米是一個很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000—8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000—5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級；對于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當(dāng)于1個氫原子的直徑，1納米是10埃（2）。一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個基本條件：一是材料的特征尺寸在1—100nm之間，二是材料此時具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊

4、物理化學(xué)特性。納米TiO2在光催化領(lǐng)域已經(jīng)顯示出廣闊的應(yīng)用前景.但是，由于TiO2僅僅能吸收5%紫外區(qū)附近的太陽光而限制了它的廣泛應(yīng)用，許多研究試圖通過表面改性與摻雜來擴(kuò)大它的光譜響應(yīng)范圍和提高它的催化活性。有選擇性的進(jìn)行摻雜已被證明是一種提高半導(dǎo)體氧化物光催化活性的極其有效的方法，摻入一定的金屬陽離子能極大的提高TiO2的光催化效率，最近有大量的關(guān)于通過摻雜來提高TiO2的光催化性能的報道，摻雜的半導(dǎo)體光催化材料由于其物理和光學(xué)性質(zhì)的改變，通過擴(kuò)展光響應(yīng)范圍和提高光生電荷的分，從而提高了光催化性能（2）。納

5、米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲熱材料、納米復(fù)合材料的機械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景（3）。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對太陽光有強烈的吸收作用，從而有效地將太陽光能轉(zhuǎn)換為熱能。納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于光波波長。與入射光有交互作用，光透性可以通過控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，在光感應(yīng)和光過濾中應(yīng)用廣泛。由于量子尺寸效應(yīng)，納米半導(dǎo)體微粒的吸收光譜一般存在藍(lán)移現(xiàn)象，其光吸收率很大，所以可應(yīng)用于紅外線感測器

6、材料。目前美國在納米合成、納米裝置精密加工、納米生物技術(shù)、納米基礎(chǔ)理論等多方面處于世界領(lǐng)先地位。歐洲在涂層和新儀器應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位。早在“尤里卡計劃”中就將納米技術(shù)研究納入其中，現(xiàn)在又將納米技術(shù)列入歐盟2002——2006科研框架計劃。日本在納米設(shè)備和強化納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域處于世界先進(jìn)地位。日本政府把納米技術(shù)列入國家科技發(fā)展戰(zhàn)略4大重點領(lǐng)域，加大預(yù)算投入，制定了宏偉而嚴(yán)密的“納米技術(shù)發(fā)展計劃”。日本的各個大學(xué)、研究機構(gòu)和企業(yè)界也紛紛以各種方式投入到納米技術(shù)開發(fā)大潮中來。利用納米半導(dǎo)體粒子在光照射下產(chǎn)生的強氧

7、化性物種分解難降解有毒有機污染物。該方法能有效利用清潔的太陽光以及空氣或水中的氧、無二次污染、污染物分解徹底。我國每年污水排放量390億噸，78%的淡水污染超標(biāo)，1.64億人飲用有機污染嚴(yán)重的水(4)。其中染料廢水的污染，已成為我國十分嚴(yán)重和亟待解決的環(huán)境難題，該類廢水毒性大、在自然界中很難降解，目前還缺乏有效的處理方法或處理后很難滿足循環(huán)利用的要求。研究開發(fā)新的凈化技術(shù)，有著巨大的市場和社會需求。本成果通過研究高活性穩(wěn)定性的納米光催化劑的合成、負(fù)載及其在光催化去除水和空氣中有毒有機污染物的應(yīng)用，為解決日益嚴(yán)

8、重的環(huán)境污染提供材料、設(shè)備和技術(shù)的支持。納米催化劑具有表面效應(yīng)，吸附特性及表面反應(yīng)等特性，因此納米催化劑在催化領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。實際上，國際上已把納米粒子催化劑稱為第四代催化劑。我國目前在納米材料的研究應(yīng)用水平在某些方面處于世界領(lǐng)先地位，已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的SiO2、CaCO3、TiO2等少數(shù)幾個品種，這些制備出來的納米材料在催化領(lǐng)域中主要用于兩個方面：一是直接用作主催化劑，二是作為納米催化劑載體制成負(fù)