纳米TiO2光催化降解有机污染物研究与应用新进展

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纳米TiO2光催化降解水体中有机污染物

纳米TiO2光催化降解水体中有机污染物纳米TiO2光催化技术为一种有效的水体净化方法，可用于降解水体中的有机污染物。

本文将详细介绍纳米TiO2光催化降解有机污染物的原理、应用和未来发展趋势。

1. 简介水体污染是当前环境问题的重要方面之一，有机污染物的存在严重威胁水生态系统的健康和人类的生存。

因此，研究和开发高效的水体净化技术变得尤为重要。

纳米TiO2光催化技术凭借其高效、无毒、无副产物、易操作等优势，被广泛应用于水体净化领域。

2. 纳米TiO2光催化的原理纳米TiO2光催化技术是通过TiO2纳米颗粒的吸光吸收能量，形成带隙激发，产生电子和空穴对，进而参与化学反应。

在光照的作用下，纳米TiO2表面形成活性氧种，如羟基自由基和超氧阴离子自由基等，这些活性氧种具有较强的氧化能力，可将有机污染物分解为无害的物质。

3. 纳米TiO2光催化应用案例纳米TiO2光催化技术在水体净化领域有着广泛的应用。

以染料为例，纳米TiO2光催化技术可将有机染料降解为无色的无害物质。

此外，纳米TiO2光催化技术还可用于降解苯酚、有机酸类、农药等有机污染物。

这些应用案例充分展示了纳米TiO2光催化技术在水体净化中的潜力和优势。

4. 纳米TiO2光催化的改进方向虽然纳米TiO2光催化技术具有广泛的应用前景，但仍然存在一些问题需要解决。

首先，纳米TiO2材料的光催化效率仍有提升空间，需要进一步改进催化剂的结构和合成方法。

其次，纳米TiO2光催化技术受光照强度、温度等外部条件的影响较大，需要优化反应条件以提高降解效率。

此外，考虑到纳米TiO2颗粒对环境的潜在风险，还需要研究纳米TiO2的生物降解性以及对水生态系统的影响等问题。

5. 结论纳米TiO2光催化技术作为一种高效、环保的水体净化方法，具有重要的应用前景。

通过对纳米TiO2的研究和改进，可以进一步提高光催化降解有机污染物的效果，为水体净化事业做出更大的贡献。

未来，纳米TiO2光催化技术有望成为一种重要的工程应用，为改善水环境质量和保护生态环境做出积极的贡献。

催化降解水中有机污染物的TiO2纳米管改性方法研究进展

催化降解水中有机污染物的TiO2纳米管改性方法研究进展摘要：针对TiO2光催化材料在处理难降解有机物方面引起了水处理领域的研究热潮，本论文结合TiO2光催化材料的结构与性质，系统地论述了金属离子掺杂、表面贵金属修饰、非金属掺杂、表面光敏化和半导体复合等方法对TiO2纳米管改性的研究进展，评价了改性后TiO2纳米管改性的特点以及应用范围，对比了不同改性方法的优缺点，可为建立新的TiO2纳米管改性方法提供一定参考依据。

关键词：TiO2纳米管金属离子掺杂表面贵金属修饰表面光敏化随着环境问题和能源问题的日益严峻，TiO2纳米科技在新型能源的应用和水环境问题治理方面都展现出了独特的优势，尤其是作为环境友好型的高效光催化材料，在处理难降解有机物方面引起了水处理领域的研究热潮。

纳米TiO2材料尺寸小、比表面积大，表现出许多特殊的纳米效应，使纳米TiO2具有更强的氧化和还原能力。

纳米TiO2粒子的微小粒径能使光生载流子更容易通过扩散而迁移到表面，有利于电子-空穴的传递，促进氧化还原反应。

在众多的TiO2纳米材料中，具有有序纳米结构的纳米管表现出更大的优势，相对于呈无规则堆积的无序纳米颗粒和多孔结构而言，纳米管阵列结构比表面积大、吸附能力强、光电转换效率高，表现出更加出色的光催化活性[1]，作为一种绿色高效的环保功能材料前景广阔。

然而，针对TiO2带隙宽，光响应范围窄，量子效率低的固有缺陷，学者研究提出了一系列改性修饰手段来提高TiO2纳米管的光学性能。

主要包括离子掺杂、表面贵金属修饰、光敏化和半导体复合等改性修饰技术。

1 TiO2光催化材料的结构性质TiO2俗称钛白粉，其安全无毒、性质稳定，是一种无机白色颜料，并广泛应用于光触媒、化妆品等行业。

TiO2的基本结构是氧钛八面体-[TiO6]，由于Ti-O八面体连接形式的不同，出现了三种不同的晶型结构：即四方晶系的锐钛矿相和金红石相及斜方晶系的板钛矿[2]。

三种晶型结构热稳定有所不同，加热情况下锐钛矿相和板钛矿相向金红石相发生不可逆转变，而金红石相具有较高的热稳定性。

多孔矿物负载纳米TiO2光催化降解高浓度有机废水的研究进展

Ｈ２＋０２
０＋Ｈ — Ｈ０２・
．
２ＨＯ２・— ＋０２＋Ｈ２０２
・０ — ・ＯＨ＋ＯＨ一＋Ｏ２
１２可见光光催化机理．
由于Ｔｉ只能吸收太阳光的不足５的紫外Ｏ光，这极大地限制了它的应用范围尤其是废水净化方面的应用。如何使ＴＯｉ对可见光起感光敏化作用已成为人们的研究重点。最常用的方法是对Ｔｉ进行０掺杂或光敏化处理ｌ。可见光光敏氧化反应（叫光＿３］也
催化技术降解高浓度有机废水的应用前景。
关键词：催化；光多孔矿物／纳米ＴＯ；ｉ高浓度有机废水
中图分类号：ＴＱ３０４．Ｘ００４６３３７３文献标识码：Ａ文章编号：６２５２（００Ｏ —００ —０１７ — ４５２１）８０８３
子的价带（）ＶＢ和空的高能导带（Ｂ构成，Ｃ）价带和导
带之间存在禁带，用能量等于或大于禁带宽度的光照射半导体时，价带上的电子（）ｅ被激发跃迁到导带形成
光生电子（ｅ）在价带上产生空穴（）并在电场作，ｈ，用下分别迁移到粒子表面。光生电子（一）ｅ易被水中
Ｅｍａｌｂｉｎ１２ｌ３ｃｒ。 — ｉ：ａｌ０ｌ＠６．ｏｉｎ
柏琳等：孔矿物负载纳米ＴＯ多ｉ：光催化降解高浓度有机废水的研究进展／００年囊８期２１

纳米二氧化钛能有效降解空气中的有害有机物

纳米二氧化钛能有效降解空气中的有害有机物——文章来源：晶和纳米视角1、纳米二氧化钛光催化剂(JR05)对环境污染的净化功能由于纳米TiO2(JR05)除了具有纳米材料的特点外，还具有光催化性能，使得它在环境污染治理方面将扮演极其重要的角色。

1.1、降解空气中的有害有机物。

近年来，随着室内装潢涂料油漆用量的增加，室内空气污染越来越受到人们的重视。

调查表明，新装修的房间内空气中有机物浓度高于室外，甚至高于工业区。

目前已从空气中鉴定出几百种有机物质，其中有许多物质对人体有害，有些是致癌物。

对室内主要的气体污染物甲醛、甲笨等的研究结果表明，宣城晶瑞公司的光催化剂可以很好地降解这些物质，其中纳米TiO2(JR05)的降解效率最好，将近达到99.5％。

其降解机理是在光照条件下将这些有害物质转化为二氧化碳、水和有机酸。

纳米TiO2的光催化剂(JR05)也可用于石油、化工等产业的工业废气处理，改善厂区周围空气质量。

1.2、它可以降解有机磷农物。

这种70年代发展起来的农药品种占我国农药产量的80％，它的生产和使用会造成大量有毒废水。

这一环保难题，使用纳米TiO2(JR05)来催化降解可以得到根本解决。

1.3、用纳米TiO2(JR05)催化降解技术来处理毛纺染整废水，具有省资、高效、节能，最终能使有机物完全矿化、不存在二次污染等特点，显示出良好的应用前景。

1.4、在石油开采运输和使用过程中，有相当数量的石油类物质废弃在地面、江湖和海洋水面，用纳米TiO2(JR05)可以降解石油，解决海洋的石油污染问题。

1.5、用纳米TiO2(JR05)可以加速城市生活垃圾的降解，其速度是大颗粒TiO2的10倍以上，从而解决大量生活垃圾给城市环境带来的压力。

1.6、一般常用的杀菌剂Ag、Cu等能使细胞失去活性，但细菌被杀死后，可释放出致热和有毒的组分如内毒素。

内毒素是致命物质，可引起伤寒、霍乱等疾病。

利用纳米TiO2的光催化性能不仅能杀死环境中的细菌，而且能同时降解由细菌释放出的有毒复合物。

纳米TiO2光催化降解水中有机物机理研究进展

生物法技术日趋成熟且费用较低但此法对有毒物质敏感会导致微生物废水降解组织虽然可以通过化学反应改变污染物的化学本性高级氧化技术克服了上述方法的不足之处
害的或可分离的物质但在方法上存在着不可避免的二次污染问题目前广泛研究与应用的 AOPs 包括光化学降解(UV/O3 UV/H2O2) 光催化(TiO2/UV)和化学氧化过程(O3 O3/H2O2
朱馨乐女 30 岁博士生现从事纳米光催化降解有机物机理的研究工作
*
联系人 E-mail:cwy@
江苏省高校高新技术产业化资助项目(JH01-010) 2002-06-10 收稿 2002-10-15 修回

化学通报 2003 年
第 66 卷
(7)) 发生歧化反应产生过氧化氢加入的 H2O2 有利于反应速率的提高 ·O2 – HOO· + OH H2O2 + O2 ·OH + OH 能消除氢同时氧化有机化合物
3
(5)羟基自由基是短暂存在的强氧化剂

化学通报 2003 年
第 66 卷
w10
接着在分子氧存在下被氧化成氧化自由基为水二氧化碳和矿物化的产品 ·OH + RH ·OH +RX RX· (R·)+ ·OH

化学通报 2003 年
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纳米 TiO2 光催化降解水中有机物机理研究进展
朱馨乐谢一兵李萍沈迅伟袁春伟*
南京 210096) (东南大学生物科学与医学工程系分子与生物分子电子学教育部重点实验室
摘
要
综述了以 TiO2 为例的纳米非均相光催化降解水中有机物反应机理的研究进展情况以重点介绍了有机污染物催化降解机理光催化氧化过程中基本官能

锐钛型纳米TiO2光催化降解与环保应用研究进展

２ＴｅＤｐｒｎｏｈｍｉｌｅｅｃ，ｈｍｉｆｎｅｎｔｕｅｆｈＬ，ｅｉｇ１２０）．ｈｅａｍｅｔｆｅｃｆｎｅＣｅｃＤｅｃｓｔｔｏｅＡＢｒｎ２５ｔＣａＤｌａｅＩｉｔＰ０
Ａｂｔａｔｈｅｐｏｏｃｔｌｔｃａｉａｄｃａａｔｒｚｆｎ —ｉｅＯ２ｎｄｇａｉｇｏｇｉｎｏｇｉｏｔｍｉａｔｗｅｅｓｒｃ：ＴｈｔａａｙｉｍｅｈｎｓｎｒｃｅｅｃｍｈｉｏｍａｓｚｄＴｉｅｒｄｎｒａｃａｄｉｒａｃｃｎａｎｓｒｉｎｎｎｎｄｓｕｓｄｉｉｐｐｒＴｅｐｅｅｔｔｔｓｄｔｅｍａｎｐｏｌｍｓｆｔｐｌａｉｎｉｅｆｌｆｎｉｎｎｒｔｃｉｎｗｅｅｒｖｅｄｉｓｅｔｓａｅ．ｃｎｈｈｒｓｎａｕｉｒｂｅｓｐｉｔｔｅｄｏｖｒｍｅｔｏｅｔｒｉｗｅ．ｓｎａｈｏｉａｃｏｎｈｉｅｏｐｏｅＡｔｒｓｎ，ｅｍａ —ｉｅＯ２ｓｏｘｅｌｎｈｔａａｙｉｆｅｔｎｙｅｃｔｄｂｌａｉｌｔｒｙＳａｓａｐｉａｉｎｗａｉｔｄｅｅｔｔｎｓｚｄＴｉｆｃｌｔｏｏｃｔｌｔｅｆｃｌｘｉｙｕｔｖｏｅ—ａ，Ｏｔｔｔｐｌｔｓｌｐｈｉｅｅｐｃｏｅｒｈｉｃｏｍｉ．ｅｈｓＬｏｋｎｎｗｔｄｔｒｕｅｔｓｉｈｅｃｔｎｒｙｉｔｅａｌｓａｐｉｔｓｌ．Ｔｕ，ｏｉｇｆｒｅｍｅｏｄｃｉｈｇ — ｘｉｄｅｅｇｅｋｙｔｍｐｉｙｉｐｌａｉｎｅｄｏａｈｏｅｈｅｓｈｏｆｔｃｏｆｉＫｅｒ：ｎｓｚｄＴｉ；ｈｔａａｙｉｄｇａｅｅｖｒｎｎｒｔｃｉｎｙｗｏｄｓｍａ —ｉｅＯ２ｐｏｏｃｔｌｓｓｅｒｄ；ｎｉｍｅｔｏｅｔｏｐｏ

TiO2光催化剂的研究进展

光催化剂在环保领域的应用摘要：光催化是一种新型的环境治理方法。

文章首先分析了光催化的反应机理，对光催化在水处理、气体处理以及其他环保方面的研究和应用进行了综述。

最后，指出了当前阻碍这一技术发展的难题。

Application of Photocatalyst to Contaminants DegradationAbstract: The photocatalysis was a new technology of environment treatment. The principle and mechanism of photocatalysis reaction was analyzed, firstly. Then the application of thistechnology was discussed in waste water, air and others area. At last, the mainproblems of photocatalysis were indicated at present.1 引言自1972年Fujishima和Honda[1]发现了TiO2作为催化剂，在太阳光的作用下可以分解水制得氢气以来，光催化反应开始得到了普遍的关注。

经多年深入的研究，逐步掌握了该反应的机理[2-3]。

在此基础上，研究者发现光催化反应可以有效的分解有机物、杀灭细菌和消除异味，并且光催化技术拥有多方面的优势，如反应温度是室温，光催化剂自身无毒、无害、无腐蚀性，也不会有二次污染等。

因此和传统的高温、常规催化、吸附等技术相比，光催化在环保领域的应用有很多明显的优势，近些年来取得了长足的发展[4-7]。

本文就这一技术在环保领域的应用做一个综合评述，以期为相关的研究提供参考。

2 反应机理光催化是以n型半导体的能带理论为基础，以n型半导体作催化剂的一种光敏氧化法。

半导体粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带(V alence Band，VB)和空的高能导带(Conduction Band，CB)构成，价带和导带之间存在一个区域为禁带，区域的大小通常称为禁带宽度(Eg)。

纳米TiO2光催化剂的制备及在降解有机物方面的研究进展

因此．光催化反应过程中，制电子一穴的复合是关键步骤。在抑空
之一。本文综述了近期用溶胶一胶法制备纳米二氧化钛光催凝
化荆及其在光催化降解有机污染物方面的研究进展．对一些并
钛矿型和金红石型两种晶体结构，金红石型较为稳定【且４一。
般情况下，定型水合二氧化钛在３０左右转化为锐钛矿型无０℃
２光催化降解的基本原理
纳米二氧化钛的带隙能为３ｅ２Ｖ，相当于３７５ｍ光子的８．ｎ能量。当受到波长小于３７５ｎ的紫外光的照射时，８．ｍ价层电子
会被激发到导带．而产生具有很强活性的电子一穴对：从空
ＵＶ
结构，５０才开始有少量的金红石型晶粒出现；度升高，在５℃ 温
金红石型的比例增大，于７０时则几乎全转化为金红石型。高０℃ 在同一温度下，烧结时间的增长，红石型二氧化钛的比例亦随金
１引言
纳米材料从根本上改变了传统材料的一些结构与性能，是
目前材料科学研究的热点之一。而纳米材料在催化方面的应用
化物的湿化学过程，要包括体系的混合、胶化、化以及干主凝陈

TiO_2光催化降解有机污染物的研究进展

机物污染物的机理如下－：３ｊ光激发：ｉ２ｖ０＋ｈ — ｒｅＢｃ一＋ｈ Ⅷ ｌｉＯ｝＞ＴⅣ Ｈ・｛ＴＯｍ｝＞ｉＨ＞ｉＯＴＩＨｖ（）１（）２（）３
（）４
由于Ｔ０只能吸收太阳光中不足５ｉ，％的紫外光，发生光
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
式中，为表观一级速率常数，ｈｃ／Ｋ以。ｃ与ｔ的斜率给出；ｃ为有机污染物的初始浓度。
３光催化降解有机污染物的影响因素
３１光照强度．
时，电子从价带跃迁至导带，生成光生载流子（电子一空穴对）载流子会在ｉ２面和内部复合【，ｒ表０卜引。光催化降解有
能有效降解莠去津。ｘｕ等（研究了用Ｃ】ｅ和Ｇｄ改性的
ＴＩｉｌｌ
ｔｏ删ｉｆｎｅ
ｃｃｔｍｓａｄｐｏｐｃｈｓｒｈｏｅｔｉｆｐｏａｌｉｄｇａａｏｆ￣ｉｃｔｉｔ．ａｍｔｎｒｅｔｅｒｅｃｒｎｔｎｏｈｔｔｙｃｅｒｔｎｏｏｎｏｍｉｓｓｔｅａｉａｏｃｅａｔｄｉｇｒｃｏａｒｓｎｍ￣
关键词
Ｐｏｒｓｏ２ＰｏｏａａｙｉｅｒｄｔｎｏｇｎｃＣｏｔｍｉａｔｒｇｅｓｉｎｎｈｔｃｔｌｔＤｇａａｉｆＯｒａｉｎａｎｎｓｃｏ
ＨＵＪｎＷＡｕＮＧｉｕＣＨＥｕｓｇＸＹａｈａＪｉｋＮＧｏｏＵｎｕｎ
ＫｅｏｄＴｏｐｏｏａａｙｉｄｇａａｉｎｏｇｎｃｃｎａｎｔｙＷｒｓｉ２ｈｔｃｔｌｓｓｅｒｄｔｒａｉｏｔｏｍｉａｓｎ

纳米TiO2光催化材料的合成及应用研究进展

ＴｉＯ２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔａｎｄｉｔ §ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔａｒｅｏｌｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｕｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｉｓ
剂中的电子或ＴｉＯ：纳米粒子表面吸附物质，使原本
不吸光物质被氧化活化，电子受体通过接受表面的电子而被还原。该过程如下式和图１所表示。
ＴｉＯ２＋Ｈ２Ｏ＿＋ｅ一＋ｈｈ＋ＯＨ一ＨＯ・ｈ＋Ｈ２ＯＨＯ・＋Ｈ
ｅ一＋Ｏ－－＋０２－・Ｏ＋Ｈ＿ ÷ Ｈ０２・２ＨＯ２・Ｏ２＋Ｈ２０２
ｐｏｐｒｏｓｅｄｉｎｈｅｔｐａｐｅｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏ—ＴｉＯ２；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ＴｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＴｉＯ２ＰｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓＭａｔｅｒｉａｌ
ＹＡＮＧＹａｏ—ｂｉｎ，ＣＵＩＹｕｅ，ＺＨＡＮＧＦｅｎｇ—Ｍｅｉ
表了ＴｉＯ：光电极和铂电极组成的光电化学体系在紫外光的照射下分解水成氢和氧的论文和１９７６年

TiO2纳米管光电催化降解有机污染物耦合制氢研究共3篇

TiO2纳米管光电催化降解有机污染物耦合制氢研究共3篇TiO2纳米管光电催化降解有机污染物耦合制氢研究1TiO2纳米管光电催化降解有机污染物耦合制氢研究随着人类工业化和城市化的不断发展，大量的有机污染物被排放到环境中，严重威胁着环境和人类健康。

传统的水处理方法难以完全降解有机污染物，而且处理成本高，以致于需要研发新的高效、低能耗的水处理方法。

光催化技术由于其高效、绿色、低成本、易于实现等特点，在水处理中得到广泛应用。

其中，TiO2纳米管光电催化降解有机污染物是当前比较热门的研究课题之一。

目前，许多学者对TiO2纳米管的合成及其性能进行了研究，发现TiO2纳米管的催化活性和选择性较强。

TiO2纳米管光电催化降解有机污染物的机制主要表现为：TiO2纳米管吸收可见光后激发电子，形成自由电子-空穴对，这些自由电子-空穴对可以通过纳米管的表面传播到表面活性位点，从而与有机污染物发生氧化还原反应，最终降解有机污染物。

此外，TiO2纳米管还可以通过自身光催化产生的质子来耦合氢气产生，实现了水的双重分解。

已有研究表明，TiO2纳米管光电催化降解某些有机污染物时会产生大量的氢气，具有较好的制氢潜力。

在这个过程中，纳米管的能带和表面活性位点的特定结构起着至关重要的作用。

因此，如何优化TiO2纳米管的结构和表面活性位点，提高催化活性和选择性，从而更好地应用于有机污染物的降解和氢气产生，是当前的主要研究方向之一。

为优化TiO2纳米管的光催化效能和氢气产生潜力，我们采用水热法合成了一系列具有不同表面形貌和表面活性位点的TiO2纳米管材料，并分别用于降解模拟废水中的有机污染物。

实验结果表明，TiO2纳米管合成温度和浓度对其结构和表面活性位点的形成有很大的影响。

低浓度和低温度的合成条件有利于形成更多的表面活性位点和小尺寸的TiO2纳米管。

这些纳米管表面光电催化活性较强，在模拟废水处理中实现了较高的降解效率，产生了较高的氢气收率。

纳米TiO2光催化降解有机污染物的研究与应用

Ｒｅｅｒｈｐｏｒｓｎｔｃｎｑｅｏｈｔｃｔｌｔｃｄｇａａｏｆｏｇｎｃｐｌｔｎｓｓａｃｒｇｅｓｉｅｈｉｕｆｐｏｏａａｙｉｅｒｄｔｎｏｒａｉｏｌａｔｉｕ
使原本不吸收光的电子供体被活化并被氧化；电子受体通过接受表面的电子而被还原。半导体的光催化降解过程中生成的重要中间产物・Ｈ、・、Ｈ等的存在已经被许ＯＯＨＯ、・Ｏ
多研究所证实ｌ。作为一个活性物种，Ｏ自由２ｊ・
程
师２００７年３月
ＣｅｃｌＥｇｅｒｈｍｉｎｉｅａｎ文章编号：０２—１２（０７０１０１４２０）３—０４００３— ３
综述
纳米ＴＯｉ２光催化降解有机污染物的研究与应用
有机污染物（氯代物与芳香族化合物、含氮化合物、面活性剂、表染料、药等）农方面的应用，并对ＴＯｉ光催
化氧化法的发展与应用前景进行了展望。关键词：二氧化钛（ｉ；ＴＯ）光催化；有机污染物降解
中图分类号：Ｑ３Ｔ０２文献标识码：Ａ
２ＣｌｇｆＤｎｍｉｎｉｅｒｇＮｎｉｇＮｒｌＵｉｅｉ，ａｊｇ２０４，ｈｎ．ｏｌｅｏｙａｃＥｇｎｅｎ，ａｊｏｍａｎｖｒｔＮｎｉ１０２Ｃｉａ）ｅｌａｉｎｓｙｎ
Ａｂｔａｔｈｃａｉｏｉｎｐｏｏａａｙｅｅｒｄｔｎｏｒａｉｏｌｔｎｓｉｈｎｉｎｎａｓｒｃ：ＴｅｍｅｈｎｓｍｆＴＯ２ｏｈｔｃｔｚｄｄｇａａｉｆｏｇｎｃｐｌａｔｎｔｅｅｖｒｍｅｔｌｌｏｕｏｗｓｉｔｄｃｄ，ｎｈｐｌａｉｎｏｉｎｐｏｏａａｙｅｅｒｄｔｎｏｈｏｉａｅｙｒｃｒｏａｏｔａｎｒｕｅａｄｔｅａｐｉｔｆＴＯ２ｏｈｔｃｔｌｚｄｄｇａａｉｆｃｌｒｎｔｄｈｄｏａｂｎ。ｍａｉｏｃｏｏｒｃｃｍｐｕｄ，ｉｏｅｅｕｏｏｕｄ，ｕｆｃａｔ，ｙｓｅｔｉｅｒｅｉｗｄＴｅｓｕｔｎｏｅｓｄｎｐｏｏｏｎｎｔｇｎｏｓｃｍｐｎｓｒｔｎｓｄｅ，ｐｓｉｄｓｗｅｅｒｖｅｅ．ｈｉａｉｆｔｔｙｏｈ — ｒａｃｔｏｈｕｔａａｙｅｅａａｉｎＷｕｃｏｔｌｚｄｄｇｄｔａｓｍｍａｉｅａｄｔｅｆｔｒｅｅｏｍｅｔａｄａｐｉａｉｎｏｉａｉｕｓｄｆａｌ．ｒｏｓｒｚｄ，ｎｈｕｕｅｄｖｌｐｎｎｐｌｔｆＴ０２ＷｄｃｓｅｎｌｃｏｓｉｙＫｅｒｓ：ｔａｉｍｉｘｄ；ｈｔｃｔｙｉ；ｐｏｏａａｙｉｅａａｉｎｏｒａｉｐｌｕａｔｙｗｏｄｉｎｕｄｏｉｅｐｏｏａａｓｓｈｔｃｔｔｄｇｄｔｆｏｇｎｃｏｌｔｓｔｌｌｃｒｏｎ

纳米TiO2光催化技术及其在环境污染治理中的应用研究

纳米TiO2光催化技术及其在环境污染治理中的应用研究摘要：本文重点分析了纳米TiO2的光催化科学技术基本概念及其作用机理，并从水体污染、土壤污染及气体污染这些方面入手，深入研究了纳米TiO2的光催化科学技术在当前环境污染综合治理领域当中实践应用。

从而能够进一步了解与把握纳米TiO2的光催化科学技术，将其更好地运用至环境污染综合治理领域当中，凸显纳米TiO2的光催化科学技术应用优势，维护自然环境。

关键词：纳米；TiO2；光催化0引言为了能够更好地凸显出纳米TiO2的光催化科学技术应用优势，提升其对于环境污染的综合治理效果，本文主要围绕着纳米TiO2的光催化科学技术及其在当前环境污染综合治理当中的实践经验，进行综合分析，望能够为今后相关专家及学者对这一方面的深入研究提供有价值的参考或者依据。

1技术概述纳米TiO2的光催化科学技术，又通常被称之为光触媒科学技术，主要是把附着于有效介质当中纳米颗粒，借助于特定的光源照射，与其周边的空气、水中氧产生作用之后所形成的一种较强的氧化及还原力电子空穴的科学技术。

技术原理：借助半导体的光催化剂，处于一定波长光线照射条件下受激形成高能的电荷、空穴及电子等，空穴分解其催化剂的表面吸附水形成氢氧的自由基，电子致使周围氧逐渐还原成为活性的离子氧，氧化的还原作用相对较强，将其吸附于催化剂的表面，对空气产生净化作用。

纳米光的催化剂所形成的该量子效应，具有着区别于体相光的催化剂理想性质，比如其有着较大比表的面积、光学性质极为特殊、光催化的活性较强等。

可以说，该项科学技术实际应用范围相对较为广泛，能够广泛应用于抗菌、污水及空气治理当中。

当前，在环境综合治理当中应用最多的为纳米ZnO、纳米TiO2。

TiO2具有较强光催化的活性，且有着低成本及耐光腐蚀等技术优势，对人体并不会产生毒副作用，是当前实践研究及应用当中单一性质化合物的光催化剂，在水体、大气及土壤等各种环境污染综合治理领域当中均有着极大的技术优势，应用效果较为突出。

纳米TiO2的光催化性能及其在有机污染物降解中的应用

纳米TiO2具有光催化性能，利用太阳光能将有机污染物矿化为CO2和H2O......纳米TiO2的光催化性能及其在有机污染物降解中的应用魏刚黄海燕熊蓉春北京化工大学 (100029)摘要纳米TiO2具有光催化性能，利用太阳光能将有机污染物矿化为CO2和H2O。

从TiO2的光催化降解机理入手，详细讨论了影响纳米TiO2光催化性能的因素及提高光催化性能的方法，列举了纳米TiO2在有机污染物光催化降解中的应用，提出了目前尚且存在的一些问题及其解决的途径。

关键词TiO2光催化有机污染物降解1前言随着石油工业的发展，以石油裂解产物为原料进行合成的有机产品越来越多，不可避免地带来环境污染问题。

随着对环境认识的不断深入和水处理技术不断提高，利用半导体光催化作用降解和消除有害有机物，就引起人们极大的关注，这种方法具有高效、节能、不存在二次污染等特点，显示出良好的应用前景。

其中，纳米TiO2尤为引人注目。

纳米TiO2在光照射下产生强烈的氧化能力，可把水和空气中的许多难分解有毒有机污染物氧化分解为二氧化碳、水等无机物，其优点是：反应条件温和，能耗低，在紫外光或太阳光照射下即可发生光催化反应；反应速度快，废水停留时间仅需要几分钟到几小时；降解没有选择性；无二次污染；应用范围广。

2机理TiO2属于Ｎ型半导体材料，具有能带结构，一般由填满电子的低能价带和空白的高能导带构成，价带和导带间存在禁带。

TiO2的禁带宽度为3.2eV，当它吸收波长小于或等于387.5nm的光子后，价带上的电子(ｅ-)被激发跃迁至导带，形成带负电的高活性电子e cb-。

同时，在价带上产生带正电的空穴(h vb+)，在电场作用下，电子与空穴分离并迁移到粒子表面。

光生空穴有很强的捕获电子能力，具有强氧化性，可将吸附在TiO2表面的ＯＨ－和Ｈ２Ｏ分子氧化成·ＯＨ自由基。

其反应机理可用下式表示：TiO2＋H2O→ｅ-＋ｈ+Ｈ+＋Ｈ2Ｏ→·ＯＨ＋Ｈ+Ｈ+＋ＯＨ-→·ＯＨＯ2＋ｅ-→·Ｏ2-·Ｏ2-＋Ｈ+→ＨＯ2·２ＨＯ2·→Ｏ2＋Ｈ2Ｏ2Ｈ2Ｏ2＋Ｏ2-→·ＯＨ＋ＯＨ-＋Ｏ2·ＯＨ自由基的氧化能力很强，能将大多数有机污染物及部分无机污染物氧化降解为ＣＯ2，Ｈ2Ｏ等无害物质，且·ＯＨ对反应物无选择性，在光催化氧化中起着决定性作用。

舰船用新型纳米TiO2光催化剂降解性能研究

舰船用新型纳米TiO2光催化剂降解性能研究近年来，舰船污染已成为全球性热点问题，尤其是海事运输业产生的废水污染问题越来越突出。

因此，针对舰船废水处理，提高处理效率，减少污染物排放已成为迫切需要解决的问题。

本文将对一种新型的舰船用纳米TiO2光催化剂进行降解性能研究。

首先，本研究制备了纳米TiO2光催化剂，并对其物理化学性质进行了表征。

具体而言，我们采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等手段对样品的形貌、晶相组成以及吸收光谱等性质进行了详细的表征。

结果表明，制备的纳米TiO2颗粒形貌较为均匀，尺寸分布较窄，晶相组成为纯晶体的金红石型相（anatase）。

此外，光催化剂在紫外可见光区域有很强的吸收，表明光催化剂具有良好的光催化性能。

接着，我们通过对染料废水的处理来考察纳米TiO2光催化剂的降解性能。

染料污水是舰船废水中一种最为突出的污染物之一，因此，选择染料污水作为模拟污染物。

在实验中，我们通过调节染料浓度、光照时间和光照强度等条件，考察光催化剂对于染料的降解效果。

实验结果表明，随着光照时间的增加，染料的降解率逐步提高，最终可达到高于90%的降解效果。

此外，光照强度的提高也能显著提高光催化降解效率。

最后，我们对实验结果进行了分析，发现纳米TiO2光催化剂能够有效降解染料，其主要机理是光催化剂对光的吸收，产生电子-空穴对，在催化剂表面与染料分子相互作用，进而引发氧化还原反应，使染料分子降解为简单无害物质。

此外，纳米TiO2光催化剂在光照下会产生自由基，也会参与染料的降解过程。

综上所述，本文对舰船用纳米TiO2光催化剂的物理化学性质进行了表征，并通过实验考察了光催化剂的降解性能。

实验结果表明，纳米TiO2光催化剂具有良好的染料降解性能，这为舰船废水处理提供了一种新的理论基础和实际应用前景。

在本研究中，我们考察了纳米TiO2光催化剂对染料废水的降解效果。

纳米TiO_2光催化降解有机污染物的国内专利技术进展

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技视界
科技·探索·争鸣
纳米Ｔｉｏ２光催化降解有机污染物的国内专利技术进展
杨轶嘉（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北武汉４３００００）
【摘要】工农业快速发展造成了严重的有机物污染，纳米ＴｉＯ光催化降解技术因具有分解污染物彻底，安全绿色环保的特性，在治理有机污染物领域备受关注，成为科学工作者重点研发的专利技术之一。本文综述了近几年纳米ＴｉＯ：在光催化降解有机污染物领域的国内专利技术，归纳总结了技术种类和特征，提出了现有技术存在的不足，展望了未来发展方向。
冰乙酸混合溶液中并逐滴加入氢氟酸和氨水与乙醇混合液．陈化后干５存在的问题和展望
燥研磨，煅烧得到。该材料可吸收可见光，抑制电子和空穴复合。从而
通过对ＴｉＯ：掺杂金属｝金属离子有助于改善ＴｉＯ对光的吸收．到９８％。
提高光催化性能
其它材料作为载体的国内专利技术也有＿定的开发ＣＮ１０３４５１８５２Ａ
金属离子掺杂可在ＴｉＯ晶格中引入新电荷．增加晶格缺陷或改公布了一种ＴｉＯ：纳米棒＠ＳｉＣ复合纤维毡的制法，所制备的复合纤维变晶格类型．使ＴｉＯ光催化活性改变。ＣＮ１０３００７９３８Ａ公布了一种铜比表面积大．在光催化降解有机污染物等领域有较大的应用潜力掺杂ＴｉＯ：光催化剂，以铜钛合金为基体，通过阳极氧化法生长铜掺杂ＣＮ１０３３４１２８９Ａ公布了一种纳米ＴｉＯ￣＠涤纶针刺滤料的制法．通过光ＴｉＯ纳米管．二维结构增加比表面积，铜掺杂拓展禁带宽度，改善可见催化降解实验测得该材料对亚甲基蓝溶液的光催化降解率可达９０％

纳米光催化TiO2的应用领域及现状

纳米光催化TiO2的应用领域及现状随着工业化的不断发展，环境污染问题也日益严重，特别是水污染问题。

为了解决这个问题，人们开发了一种新型的治理水污染的技术——纳米光催化技术。

纳米光催化TiO2作为纳米光催化技术的核心材料之一，其应用领域和现状备受人们的关注。

1. 应用领域纳米光催化TiO2主要应用于水污染处理领域，包括以下几个方面：（1）好氧处理纳米光催化TiO2通过吸收光子，激发电荷，促进废水中有害物质的氧化过程，从而达到净化水的目的。

主要应用于高浓度的污染物氧化处理。

（2）有机物降解纳米光催化TiO2能够对污水中的有机物进行降解，例如苯酚、染料、农药等。

纳米光催化TiO2在有机物降解方面的应用已经成为研究热点。

（3）重金属去除重金属是目前水污染中比较严重的问题之一。

纳米光催化TiO2能够通过电子转移，将水中的重金属离子还原或者氧化，达到除去重金属的目的。

（4）氨氮去除纳米光催化TiO2能够将废水中的氨氮氧化成硝态氮，从而减少水体的富营养化问题。

2. 现状纳米光催化TiO2作为一种新型的水污染处理方法，在近几年来备受关注。

目前，国内外学者们已经在纳米光催化TiO2的制备、表征、应用等方面开展了大量的研究。

（1）制备方法现在常见的纳米光催化TiO2制备方法有溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法和微乳法等。

在制备过程中，影响纳米光催化TiO2的性能的因素有晶粒大小、晶型、比表面积、掺杂物和染料等，这些都在制备中需要注意。

（2）性质表征主要采用扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光谱(UV-vis)和比表面积等表征方法对纳米光催化TiO2的形貌、结构和光学性质进行分析。

表征结果可以为纳米光催化TiO2的应用提供一定的理论基础。

（3）应用进展实验结果表明，纳米光催化TiO2的应用范围非常广泛，在水处理以及环境保护领域中有着广泛的应用前景。

纳米光催化TiO2在去除有机物、重金属、氨氮和臭味等方面都有着显著的效果。

纳米材料在光催化降解有机污染物中的应用

纳米材料在光催化降解有机污染物中的应用近年来，环境污染问题日益引起人们的关注。

有机污染物是其中一大类污染源，对人类健康和环境造成了严重的威胁。

一种被广泛研究和应用的方法是光催化降解有机污染物，而纳米材料在这一领域的应用日益显著。

纳米材料具有特殊的物理和化学性质，如高比表面积、表面能、晶格畸变等，这些特性使得纳米材料在光催化降解有机污染物中表现出卓越的性能。

首先，纳米材料的高比表面积可提供更多的活性位点，增加反应界面，加速有机污染物的催化降解速度。

其次，纳米材料的表面能较高，有利于有机污染物与材料表面之间的吸附作用，从而提高催化反应的效率。

此外，纳米材料因其晶格畸变效应，能够引发更多的光生电子-空穴对，进而增加反应活性。

因此，纳米材料在光催化降解有机污染物中具有广泛的应用前景。

纳米光催化材料的种类繁多，其中包括氧化物纳米材料、金属纳米材料、半导体纳米材料等。

这些纳米材料可通过不同的方法合成和制备，以满足不同有机污染物降解的需求。

例如，在氧化物纳米材料中，二氧化钛（TiO2）是最为常见的光催化材料之一。

它能够有效吸收紫外光，并利用其电子-空穴对在光生活性氧（O2·-）和过氧化氢（H2O2）的参与下催化降解有机污染物。

相比之下，金属纳米材料如纳米银（Ag）和纳米铜（Cu）则具有较高的导电性和催化活性，能够通过电子传递和催化还原作用来降解有机污染物。

此外，半导体纳米材料如纳米铁（Fe）和纳米锌（Zn）在光照条件下也能够对有机污染物进行高效降解。

因此，在不同的废水处理场景中，可以根据具体需求选择合适的纳米材料进行催化降解。

除了纳米材料的种类选择，光催化反应条件的优化也对提高降解效果至关重要。

光催化反应的关键因素包括催化材料的浓度、光照强度、反应温度和反应时间等。

这些条件的调节对催化反应速率和降解效率起着重要作用。

例如，增加催化材料的浓度可提高反应活性位点的密度，从而提高催化效果。

此外，适当增加光照强度和反应温度也有助于提高光催化降解的速度和效率。

纳米TiO2光催化降解水体中有机污染物

3.2 TiO2可见光光催化机制由于TiO2只能吸收太阳光的不足5%的紫外光,这极大地限制了它的应用范围尤其是在废水净化上的应用。如何使 TiO2 对可见光起感光敏化作用成为人们的研究重点, 最常用的方法是对TiO2进行掺杂或光敏化处理。可见光光敏氧化反应(也叫光助降解)机制与紫外光光催化降解有机物机制不同,它是通过激发态的有机物污染物(一般表示为Org)的电子转移来实现的，Org 吸收可见光生成激发态的Org。然后Org将电子注入TiO2 的导带(CB)后变成阳离子自由基Org+，再降解生成无毒无害产物。
4.TIO2光催化有机污染物(1)

1976 年 John发现在近紫外光的照射下曝气 TiO2 悬浊液，浓度为 50 g/L 的多氯联苯经 0.5 h的光反应即可全部脱氯。这是最早的关于TiO2 光催化氧化去除水中有机污染物的报导。用光催化氧化法对水中苯、一氯苯、1，2-二氯苯、苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、氯苯酚、2，4-二氯苯酚、2， 4，6-三氯苯酚、二萘酚、硝基苯苯胺、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烯、乙烯基二胺、甲基紫精、甲酸、苯甲酸、苯二甲酸、水杨酸三氯乙酸、甲醇、乙醇、n-丙醇、丙酮、伞形酮、醋酸、醋酸乙酯、蔗糖等多种有机污染物进行了研究，结果表明：除硝基苯、四氯化碳、三氯乙烷降解缓慢外，其它物质都能迅速降解。含硫、磷的有机物通常很难降解，但是赵楚月等研究发现，光催化氧化处理能使它们完全无机化，并且定量生成PO43-、 SO42-等离子。

5.4 底物初始浓度在低浓度下反应速率与有机物浓度成正比。随着浓度的升高，反应速率与浓度不再呈线性关系而在某一高浓度范围反应速率与浓度无关。当有机物初始浓度较大而且反应中间产物难降解时，中间产物与原始有机物竞争同样的催化剂表面吸附位，这时反应速率会随着有机物初始浓度的增大而减小。可见，反应中间产物可能会影响光催化氧化技术的应用，这时可以考虑在反应体系中添加一些协同强氧化剂，如H2O2等。 5.5 pH 实验研究发现在 pH 值为 0 到 11 范围内一般存在一个有机物降解的最大值 pH 过高或过低都不利于有机物降解。国外有学者在对苯酚光催化降解后发现，当pH 在 6.5 时去除率最高。在高 pH 值时有机物降解产生的离子会取代一部分TiO2表面的-OH，不利于降解反应；而当较低 pH 时由氢氧根离子与空穴作用生成的有机物的氢氧自由基较少，也不利于降解反应。 pH 值的影响说明可以通过调节原水的 pH 值来达到较为理想的溶解有机物去除率。

TiO_2光催化降解有机污染物研究进展

图 2）。
赵德明等以［23］过渡金பைடு நூலகம்离子 Fe3+掺杂的纳米 TiO2 为光催化剂，以高压汞灯为光源，研究了对氯
苯酚在悬浮溶液中的降解，考察了对氯苯酚在初始浓度、气相氧浓度、催化剂投加量、光照强度对氯
苯酚光催化降解速率的影响。根据实验结果可知：掺杂过渡金属离子 Fe3+的 TiO2 为光催化剂降解对
→→吸附有 →→机物等
→ → → → →
→→分解
h：H2O + h+ → OH·+ H+
-
Org + eCB → 还原产物
（8）
图 1 光催化作用机理
1.2 TiO2 可见光光催化机制
由于 TiO2 只能吸收太阳光的不足 5% 的紫外光，这极大地限制了它的应用范围尤其是废水净化
上的应用。如何使 TiO2 对可见光起感光敏化作用已成为人们的研究重点。最常用的方法是对 TiO2
末）为光催化剂时甲基橙的降解速率最快。
董振海等［18］以纳米 TiO2 为光催化剂，采用自制的间歇式悬浆体系光催化反应器对活性红 K-
2BP 染料模拟废水进行光催化降解实验，活性红 K-2BP 光催化降解反应最佳催化剂用量为 0.4%，最
-
-
TiO2 （eCB ）+ O2 → TiO2 + O2·）
（4）
-
+
O2·+ H → OH2
（5）
Org + OH· → 降解产物
（6）
+
Org + hVB → 氧化产物
（7）