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上传时间:2012-12-11 来源:tio2纳米棒的xrd

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维普资讯 http:// 术 进 展  ■ | | M H R I  ̄ I M | ● l i l l l l l l l l i l l l l l  ̄ i 曩 矗   .   嬲  2   詹   T i O2 光催化氧化研 究进展  赵 晶莹 1 ,张 量 2 , 李金 莲 3 ,张铁 锴 s ,徐 显 明  ( 1 . 大庆石 化分公 司研 究院 ,黑龙江 大庆 1   6   3   7   1   4 ;   2 . 大庆石 油管理局供 水公 司,   娶龙江 大庆 1   6   3   7   1   4 ;   3 . 大庆石 油学院化 工 系,黑龙江 大庆 1   6   3 7   1   4 )   摘 要 :本文 着 重介 绍 了光催化 氧 化 反应 的特 点 ,T   i   0  的性 质及 光催 化 的原理 ,T   i   0  光 催化 剂 的制各 方法 及 其应  用 ,提 出 目前存在 的问题 ,对 研究 开发方 向做 了展望 。

  关键 词 :T   i   0。

光 催 化 剂 ;制 各 方 法 ; 用途 ;展 望  中图分 类号 :

0 6 4 4 . 1 5   文献标 识码 :

  A   文章编号 :1 0 0 9 — 4 7 2 5( 2 0 0 4 ) 1   I 一 0 0 3 5 — 0 6   Th e   Re s e a r c h   De v e l o p me n t   o f   t h e   Ti O2   L i g h t   Ca t a l y s t   Ox i d a t i o n   Z HA O  J i n g - y i n g ’, Z H ANG   L i a n g  , L I   d i n - l i a n 。, Z HAN G  T i e - k a i 。

, XU   Xi a n — mi n g ’   r J . R e s e a r c h   I n s t i t u t e   f Da o q i n g   P e t r o c h e m i c a l   C o m p a n y , 1 6 3 7 1 4   C h i n a ; 2 . W a t e r   C o m p a n y   o f Da q i n g   P e t r o l e u m   A d mi n i s t r a t i v e   B u r e a u , 1 6 3 7 1 4   C h i n a ; 3 . De p a r t m e n t   f  o P e t r o c h e mi c a l   E n g i n e e r i n g ,   Da q i n g   Pe t r o l e u m  I n s t i t u t e ,1 6 3 7 1 4   Ch i n a ;J   Ab s t r a c t :

T h i s   a r t i c l e   e mp h a s i z e s   t o   i n t r o d u c e   t h e   c h a r a c t e r i s i t c   o f   he t   l i g h t   c a t a l y s t   o x i d a i t o n   r e a c i t o n , he t   p r o p e r t y   o f   he t   Ti O2 , t h e   p r i n c i p l e   o f   he t   l i g h t   c a t a l y s t , p r e p a r a t i o n   me t h o d s   o f   t h e   Ti O2   l i g h t   c a t a l y s t   a n d   i t s   a p p l i c a io t n s , p u t   f o r wa rd   he t   p r o b l e ms   c u r r e n t l y , a n d   he t   d i r e c t i o n   o f   r e s e rc a h   e x p l o i t a t i o n   i s   p r o p o s e d .   Ke y   Wo r d s :

T i O2   l i g h t   c a t a l y s t ; p r e p ra a t i o n   me ho t d ; a p p l i c a t i o n ; p r o s p e c t s   前言  T i O   作为一种 宽带半导体 ,光催化活性 高 ,具有  良好 的化学稳 定性及 耐光腐蚀性 ,是 比较 理想 的光催  有 机 、无 机污 染 物质 中最 受重 视 的光 催化 剂之 一 。

  1   T   i   0   光催 化氧化反应特点及光催化原理  1 . 1光催 化氧化反应特点  化剂 ,几乎可 以氧化所 有的有机 基团 ,而且 至今 尚未  发现对 人类有危 害作用 。因此 ,它是光催化 降解水 中   收稿 日期 :2 0 0 4 — 0 9 — 0 8   光催化氧化反应具有 两个特 点:( 1 ) 反应 只在催化  剂表 面进行;( 2 ) 只有在被紫外 光源 照射到 的部位 才进  行 反应 。

  ? 35 ?   维普资讯 http:// = I B l 瑚 ¨_ 删 ? ■l ■阿 Ⅱ丽 啊皤重_ 霭啊 册   术 进 展  复  《 化| 拜 杖 市 场》 2 o o 4  ̄l   l期  .   .一 ■最 哥麓 I 脚1 I T a一 ¨  舛  乞  一 二   图t   c * l  ̄ J l 出 了几种 受到人们 关心的半导体光催化剂  材料 的能带结构 。

  整个 过程可 描述 如下 :

  R —- I 。

= H 2 C H 3 一 R —  H 2 C H O— 一 R —- I :

H 2 C H 2 0 H— R —  H 2 C 0 0 H     — — —求—  H 3 + C 0 2— 一 R —  H 2 0 H — 一   R —C H 0一 R — — 伽 H 一 …  每 降解 一个 碳原 子 ,生 成一 个 C 0 。

,重 复循环 ,   直到脂 肪族 有机物完全 转化 为 C 0 。

为止 。此 外 ,许 多  价 带 上 限  有机 物 也 可直 接 被空 穴氧 化 。

  图1   各种 半导 体 材 料 的能带 图  2   T i 0   光催化剂的制备方法  目前 ,T   i   0 。

作为 光催化 剂有 粉体 和薄 膜两种 形  式 ,下 面就 其 制 备 方 法做 一概 括 总 结 。

  2 . 1   T i 0   粉 体的制备方法  T i 0 。

粉 体 的制 备 方法 有 电化学 法 [ 3 ] 、 冷冻 干 燥  法 …、 T i C l   氢氧 火 焰 水解 法 、T i C 1   气相 氧化法 、 )   钛醇盐气 相水解法 、钛醇盐气相分解法 、T i C 1   加碱 中  和 水解法 、T   i   O S 0   水解 法 、钛醇 盐水解 法 、水解 合  成 法 、W / 0微乳 法 、 胶溶 一萃 取法 等 。

  胶溶 一萃取法 为相转移 法 的一种 ,反应 式如下 :

  沉淀反应  T i O 2   + O H 一 一T i O ( O H 1   1 . 2   T i 0   光催 化氧化原理  T i 0 。

的带隙能为 3 . 2 e V ,相 当于波长 为 3 8 7 . 5 n m   光子 的能量 。

当 T i O   受到波长小于 3 8 7 . 5 n m的紫外 光  照射 时,价带 上 的电子跃迁 到导带 上 ,形 成空穴 /电  子对 ,此 时空气 中的 0 。

和H 2 0 与之 作用便形 成了很高  活性的 ? 0。

一 和 ? 0   1 t自由基 。

  其 反应 式 [ z ] 如下 :

  T   i 0 2   — + h +   + e 一 —   h   + H 2 0— — 一? O H + H   e 一 + 0 2 — — . 0 2 一 —  一 H 0 2.   2 H 0 2? — 一 0 2 + H 2 0 2   H 2 0 2 +? 0 2 一 — 一 ?0 H + 0 H 一 + 0 2   T i O ( O H )   + O H 一 一T i O ( O H ) 。

( 白色沉淀)   胶 溶反应  T i O ( O H ) 。

( 白色沉淀) + H  一 T i O ( O H )   ( 溶胶) + H 。

0   热处理  T i 0 ( O H ) 2 一T i O 2 + H 2 0   ? 0 H基 团 的氧 化 能力较 强 ,能够 氧 化相邻 的有  机物 ,亦 可扩 散到液 相 中氧化 有机物 , 使其最 终 分解  为C 0  和 H   0 。例如 ,对 脂肪族 有机物 ,? 0 H可将 其  氧 化 为 醇 ,进 一 步 氧 化 为 醛 、 酸 ,最 后 脱 羧 生 成  C 0 。

,其 反 应 步骤 如下 :

  R _ _ c H 2 _ _ c H 3 + 2 O H — 一 ?R —C H 2 _ _ c H 2 _ _ 0 H + H 2 0   R — H 2 C H   0 H — R C H 2 C H O + H 2   向T i O S O   水溶液 中加入碱性水溶液 ,生成 T i O 。

水  合物沉淀 , 再加酸使其变 成带正 电荷 的透 明溶胶 。

加 入  阴离 子表 面活性剂 如十二烷 基苯磺酸钠 ,使溶胶胶 粒  转化 为亲油性 的聚 合体 。然 后加入有机熔 剂 ,再经 回  流 、减压蒸馏和热 处理 即得纳米超 细 T i O 。

粉体 。用这  种方法制 得的纳米超细 T i O 。

分散性好 、透 明度 高 ,但  工艺流程 长 ,成本 高 。

  2 . 2   T i 0   薄膜 的制备方法  T   i   0 。

薄膜 的制 备 方法 [ 5 ~ 7 ] 主 要 有 电子束 沉 积  ( E B D ) 、离 子束 辅助 沉积 ( I   A D ) 、离 子束溅 射 沉积  ( I B S D ) 、活化反应 蒸发 ( A R E ) 、离子镀 ( I P ) 、射频溅射  ( R F S ) 、溶胶 一 凝胶法等 。

  + H 2 0   R —- C H 2 C H O— R C H 2 C O O H + H 2   R —  H 2 C o 0 H — — 一R C H 3 + C 0 2   ? 36 ?   维普资讯 http:// 术 进 展  ■ _ 珊 - ? ? 删 _ ■ I W 一 Ⅱ 咖Ⅱ 曩 盈 ● ■ _ 丽s 啊   约 o 4 苇l   1囊《 化 工 辑 杖 市 场 》   溶胶 一 凝胶 法是 以钛 醇盐 为原料 ,通过 水解和缩  聚反应 制得溶胶 ,再进一 步缩聚得凝胶 后 ,采用 不同  碳链 结构 ,随结 构的不 同,光催化 降解 性能往往有 很  大 的差异 。赵进才等报 道 了壬基 聚氧 乙烯苯 ( N P E r r ) 分  解 过程 中的 中间生成物 的测定 ,并探 讨 了催 化反应机  理。

H i d a k a 等对表 面活性剂 的降解 作 了系统 的研究 , 实  验 结果表 明,含芳环 的表 面活性剂 比仅含烷基 或烷氧  基 的更易断链 降解实现无机 化 ,直链 部分 降解速度 极  的涂 膜方 法成膜 。溶胶 凝胶涂 膜 方法 主要有浸 渍法 ,   旋 转 法 ,溅 射法 , 以及 超 声波 涂 抹层 法 等 。浸 渍 法  是 从溶液 中匀 速提升浸渍 基片 的方法 ,膜厚 由溶液浓  度和 提拉速度控 制 。旋转 法是将涂膜液 铺展在 水平基  片上 的成膜方法 ,膜 厚随基片 的旋转速度 的增加而增  加 。溅射法 是将 溶液 从一个到几 个静止 的溅 射枪 中喷  到预 热 的基 片 上 成膜 的方 法 ,基 片 以预 定 的速 度 移  动 。超 声波制 膜法是 由醇盐溶 液稀释度 ,超声波激发  能 ,载 流 气体 流 速 及沉 积 时 问等 参 数 决 定 。

  慢。

P e l i z z e t t i 对 乙氧基 烷基苯酚氧化 的研 究也表 明,   大 部分羟基 自由基进攻 芳环 , 少 部分氧化 乙氧基 , 而烷  基链 的氧化 可不考虑 。虽然表面活 性剂 中的链 烷烃部  分采用 光催化 降解 反应还较 难完 全氧化 成 C O 。

,但 随  着 表面 活性 剂苯环 部分的破坏 ,表面活性 及毒性大 为  降低 , 生成 的长链烷烃 副产物对环境 的危害明显减小 ,   目前 国 内外公认 ,将此法用 于废水 中表面 活性剂 的处  溶胶 一 凝 胶法 的优 点是 :( 1 ) 高度均匀 性 ;( 2 ) 高  纯性;( 3 ) 可 降低烧 结温度;( 4 ) 可制 备特殊材料 ,如薄  膜, 纤维 , 超细 粉末及多孔材料等 。同时 , 该方法成本  低廉, 工艺简单 , 周期 短, 化学计 量 比较准确 , 可大范  围 内调变成分 。

  理具有很大 的吸引力 。

  ( 4 )氯代物  有 机 氯化 物 是 水 中最 主 要 的一 类 污染 物 ,毒性  大 ,分 布 广 ,其 治 理 是水 污 染处 理 的 重要 课 题 。光  3   T i 0   光催 化剂 的应 用  3 . 1水处理  催化 过程在 处理有机 氯化物方面 显示 出了较 好 的应用  前景 E l o ] , 目前 关于 这方 面 的研究 已有许 多报 道 ,对  随着工业 的发展, 人类本来有 限的水资源受到 日益  严重 的污染 , 清除水体 中的有毒有 害化学物质, 如 卤代  烃, 农药, 表面活性剂等成 为环保领域 的一项重要工作 。

  于 氯仿 、 四氯 化碳 、4 一氯苯 酚 、等物 质 的光催 化 降  解机 理 都 已有 详细 的讨论 。

  ( 5 )氟里 昂  光催化 降解 技术 具有常温常 压下就可进 行 ,能彻 底破  坏有机 物 ,没有 二次污 染 [ 8 ] 且费用 不太 高的优点 。

  3 . 1 . 1有机污染物 废水的处理  ( 1 )染料废 水  氟里 昂 ( C F C s ) 的存在会 破坏臭氧层 ,造 成臭氧层  空洞 ,导致全球气 候变 暖等一 系列环境 问题 ,严重干  扰全球 生态平衡 。因此 ,对 于氟里 昂光 降解 的研究具  有 重 要 意 义 , 已成 为 近 年 来 较 为 活 跃 的一 个 领 域 。

  常用 的生物化 学法对于 水溶性染料 的降解往往 是  低效率 的。

目前 , 对 于利用半 导体光催化 降解 染料 的研  究 已有许多报道 。

国内游道 新等报 道 , 选择 适 当的实验  条件 ,对 多种 染料 的去除率可达 9 5 % 左右 。

  ( 2 )农药废水  T a k i t a 等研 究 了在 T i O 。

为基质 的金属及金属 氧化物催  化剂 C C I 。

F C C I F 。

的转 化 。K a n n o 等 的研 究也表 明 T i 0 。

  对于 C C l 。

F C C l F 。

的降解具 有 良好 的光催 化活 性 。此  外 ,对 于 其他 氟 代 烃 的研 究 也有 报 道 。例 如 ,对 氟  代烯 烃 、氟代 芳 烃 的研 究表 明它 们 最 终 可矿 化 生成  C O 2 和H F 。

  K l o p f f e r 对环境 中农药 的光化学降解进行过总结。

  农药 的光催化 降解 中 , 一般 原始物质 的去 除十分迅速 ,   但并 非所 有污染物 最终都 能达 到完全矿化 。国内陈士  夫等 [ 9 ] 对于有机 磷农药废水 T i O 。

光催化 降解 的研 究指  ( 6 )含油废水  随着石 油工业 的发展 ,每年 有大量 的石 油流入海  洋 ,对 水体及海岸环 境造成严 重污染 。对 于这种不溶  于水且漂浮 于水面上 的油类及有机 污染物 的处理 ,也  是近 年来 人们很 关注 的一 个课题 。T   i   0  密度 远 大于  水 ,为使其 能漂浮 于水 面与油类 进行 光催化 反应 ,必  须 寻找一种密度远 小于 水,能被 T i O 。

良好 附着 而又 不  出, 该法 能将 有机磷 完全 降解 为 P 0   ,C O D C r除去率  达7 0 %  ̄9 0 % ,并利用太 阳光作 了室外实验 。

  ( 3 )表 面活性剂  目前广泛 使用 的合成表面活 性剂通 常包括 不 同的  维普资讯 http:// 术 进 展  《 化 | 舛 技 市 场 》 2 O O 4 苇l   1期   被T i 0   光催化氧 化 的载体 。

  B e r r y等报道用环氧 树脂将 T i O   粉末粘 附于木屑  上 。方佑龄等 用硅偶联剂将纳米 T i O 。

偶联在硅 铝空心  微 球上 ,制 备 了漂 浮 于水面 上 的 T   i   0 。

光催 化剂 ,并  3 . 2氮氧 化物的降解  汽车 ,摩托 车尾气及 工业废水等 都会 向空气 中排  放N O x 等有毒气体 。

交通密集 区, 两旁有高大建筑物 的  狭 窄街道 ,高速公路 , 地下停车场 ,隧道 , 都市 商业 区  等场 所 N O x 最 容易富集 。空气 中较 高浓度 的 N 0 , 会严 重  影响人体 的健康 。可将纳米 T i O   光催化剂涂敷 在建筑  物 ,广 告牌等表面 ,利用 T i O   光催化剂 的高氧 化活性  和空气 中的 0 。

可直接 实现 N 0 , 的光 催化氧化 [ 1 1 ] 。

这样,   吸附在 T i O 。

表面 的分解产物 H N O 。

可 由雨水 冲洗 ,不会  引起光催化活性 的 降低 。

  3 . 3有机污染物 的光解  以辛 烷 为代 表 ,研 究 了水 面 油膜 污 染物 的光 催化 分  解 ,取 得满 意 效果 。另 外 ,他 们还 以浸涂 一热 处理  的方法在空心玻璃球 载体上制备 了漂浮 型 T i O 。

薄膜光  催 化剂 ,能按要求控 制 T i O   的负载 量和 晶型 ,是一种  能 降解水体 表面漂 浮油类及有机 污染物 的高效光催化  剂 。H e l l e r 等用 直径 1 0 0   u   m中空玻璃球担 载 T i 0 。

,   制成能漂浮于水面上 的 T i O   光催 化剂 ,用于 降解水面  石油污 染,并进行 了 中等规模 的室外应用 实验 ,此 工  作 已得到 了美 国政府 的高度 重视和 支 持 。

  3 . 1 . 2 无机污染物废 水的处理  半 导体 多相光催化 法是近年 来 日益受重视 的有机  污染物 治理 新技 术 。纳米 T   i   0   对 卤代 脂肪 烃 , 卤代  芳 烃 ,有 机 酸类 , 染 料 , 酚 类 ,醇 , 酮 , 醛 ,胺 ,   除有机物外 ,许多无机物在 T i O   表 面也具有光化  学活性 ,例如对 C r   0   z 一 离子水 溶液 的处理 ,早在 1 9 7 7   年就有报道 。M i y a k a 等进行 了用悬浮 T i O   粉末 ,经光  照将 C r   0   一 还原 为 C r a   的工作 。Y o n e y a m a 等利用 多种  硝基 芳 烃 ,取 代 苯 胺 , 多环 芳烃 ,杂环 化 合 物 ,烃  类 ,表 面活性剂 ,农药等都 能有效 的进行光 催化反应  除 臭 ,脱 色 ,矿 化 ,最终 消 除其 对 环 境 的污 染 ,但  这些 研 究 目前 仍停 留在 实验 室研 究阶段 。

  3 . 4除臭  除臭 ,除怪味 是工业生产和 日常生活 中经常遇到  的 问题 。采 用活性 炭除臭 ,除怪 味是 当前最 普遍使用  的方 法 ,但 因其 寿 命 短 ,不 易再 生 ,使其 应 用 受到  限制 。人们发现沸石和活 性炭表面上吸 附 T i O   半导体  光催化剂对 C r   0 , z 一 光催化还 原反应 作 了研究 。戴遐 明   等研究 了不 同反应 条件下 Z n O / T i O   超细 粉末对水溶液  中六价铬 的还原作 用 的影 响,并探讨 了此 法在工 艺上  的可行 性 。对于含 氰废水 的处理也是研 究得较 多的一  个 内容 。

F r a n k 等研究 了 以T i O   等为光催 化剂将 C N 一 氧  化为 O C N 一 ,再进一步 反应生成 C 0 。

、N 。

、和 N O   一 的过  程。

S e r p o n e 等报 道 了用 T i O 。

光催化法从 A u ( C N )   一 中还  原A u ,同时氧化 C N 一 为N H 。

和C O 。

的过程 ,并指 出将  该法用 于 电镀工业 废水 的处理 ,不仅 能还原镀液 中 的  光催化剂 ,组成 一种混 合型 除臭 吸 附剂 ,在除臭达 到  饱和 吸附状 态后 ,一旦受光照射 ,其活性 又会恢复到  初始状 态 ( 见图 2 ) 。混合型吸 附剂除臭 , 因吸附其上  的含臭 分子 向表面 扩散 ,当与 光催化剂接触 后 ,就会  贵金属 , 而且还能消 除镀 液 中氰化物对环境 的污 染 , 是  一 种有 实用 价值的处理方法 。H i d a k a 等研究 了氰化物  被氧 化或还 原分 解 ,从而 达到 除臭 , 除怪 味 的 目的。

  吸附剂 ( 活性炭、 沸石等)混合化  .   ?活性炭等   ̄ I   I U 2 及含氰 工业 废水通过 中间产物 O C N 一 生成 C 0 。

和N   的的  光催化氧 化过程 ,讨论 了光催 化氧化法 处理 大规模含  氰废水 的可能 性。

  大量实验 结果证 明 ,T i O   光催化 反应 对于工业废  。

  水具有很强 的处理 能力 。

但值得提 出的是, 由于光催化  反应是 基于体系对 光能量 的吸收 ,因此 要求被处 理体  系具有 良好 的透 光性 。

对 于高浓度 的工业废水 等, 若杂  质多 、 浊度高 、 透光性差 ,反应 则难 以进行 。因此 该方  法在实 际废水 处理 中,适用 于后期 的深度处理 。

  图2 光催化剂 与混合吸附剂的除臭过程  3 . 5杀菌  微生物 如细菌是 由有机 复合物构成 ,T i O   光催化  ? 38 ?   维普资讯 http:// 术 进 展  晕1   1 魏《 化喇 辛 场 》   剂不仅 能杀死细 菌 ,而且 能同时 降解 由细菌释放 出 的  有毒 复合 物 。即 T   i   0   光 催化 剂不 仅能 消灭细 菌 的生  命 ,而且 能 攻 击细 菌 的外层 细 胞 ,穿透 细 胞膜 ,破  坏 细菌 的细 胞膜机 构 ,从而 彻底 的杀死 细菌  ] 。因   片上 ,可 以防止用 于热 交换介质 的流体 通道发 生冷凝  物 堵 塞 ,从 而提 高热 交 换速 率 。将 其 施 用 于 人造 血  管 , 可 防 止 血 栓 的生 成 。

  此 ,利 用纳米 T   i   0   作抗 菌材 料 的应用领 域越 来越 广  泛, 主要包括 农业 ,   生陶瓷洁 具, 水 处理, 新 型抗菌  4存在 问题及研发方 向  ( 1 ) 在基础研究方面还要进一步提 高氧化 降解 的电  荧光 灯 , 空气净化技 术, 纺织工业 , 抗菌材料和抗 菌涂  料 等领 。

  荷 的量子效 率 , 目前 量子效率 为 3 0 %左右 。

电荷分 离  的量子效 率的提 高 ,将会极 大地提 高 T i 0 。

光催化 ( 降  解 、灭菌 、防污 等) 活性 。

同时还 应对 T i   0 。

光 催化  剂 的 中毒 、 复活 、寿 命 等 问题 进行 深 入 研 究 … ] 。

  ( 2 ) 在应用研究 、实用性 的开发 中, T i O   所用载体  3 . 6   T i 0   表面超 亲水性 及其 应用  3 . 6 . 1 表面防雾 、防露性  建筑 物窗玻璃 、运 输工具 的窗玻璃 、挡 风玻璃 及  后视 镜 、浴 室镜 子 、眼镜 镜 片 、测 量 仪器 的罩 玻璃  材料除 了可选用无 机材料外 ,高分 子材 料 [ 1 5 ] 的选用研  究也具有较大 的潜 力 。

例 如可选用含硅 、 含氟树脂及尼  龙膜 、 P E T 聚酯薄膜等膜 制品 以及涂料等树脂加 工制 品   的研究与 开发 。

  ( 3 ) 研 究 中发现 ,在 T i 0   表 面经近紫 外光照射 后  等物 品 ,在其表 面涂 敷一 层 T i 0  薄膜 时, 即使 空气  中水 分或蒸汽凝 结 ,冷凝 水也不会形成 单个水滴而 是  构成均 匀 的水膜 ,所 以表 面不会发生 光散射 的雾。即  使淋上 雨水及水膜 ,所 以也不会形成 分散的影 响视线  的水滴 。表面可维 持 高度 的透 明性 ,可确 保广 阔的视  野 和能 见度 ,保证 车辆 及交 通 的安全 【 ¨] 。

  3 . 6 . 2 防污 自清洁效应  实验表 明,镀有 T i O   薄膜 的表面与未镀 T i O   薄膜  的表 面相 比, 显 示出高度 的 自洁效应 , 污物不宜在表 面  附着 , 附着 的污物在外部风 力, 水淋冲力 ,自重等作 用  激发 出来 的高活性 电子与空穴的活性 范围在 0 . 5 a r m =维  空 间。如此对人体 的安全 以及是否 会对人体细 胞引起  老 化等 问题 还有 待 于进 一步 研究 。

  ( 4 ) 对于T i 0   光催化反应在水 处理 与空气净化的应  用研 究 , 目前 实验室 内仅 限于对 单一 品种 的有 机物进  行氧 化 降解 的研究 ,而 其对 多种 有机物 混合 的废液 、   废 气 的氧化 降解 的效果 尚须 考察 。

  ( 5 ) 从 目前研 究成果 来看 ,大 多数是 实验室 内的  研 究成果 ,至 于放大 、中试 规模 的实用开发则 须进一  步探 索 。同时还必须 建立对 T i 0   光 催化 的评 价体系 。

  最近 藤捣 昭等人提 出将 纳米 T i O   光催化剂用 于大城市  的垃 圾焚烧场 ,对于在 焚烧 时产 生的二恶英类 毒物进  行 降 解 , 以确 保 环 境 清 洁 。

  下 ,也会 自动从 T i O   表 面剥离下来 ,阳光 中的紫 外线  足 以维 持 T i O   薄膜表面 的亲水特 性 ,从而使其表 面具  有长 期的防污 自清洁效应 。结合 T i O   的光催化 作用和  超亲 水特性应用 于玻璃 、陶瓷等建筑 材料 ,利用 太 阳   光、 荧光灯 中含有 的紫 外光作激发源 , 不仅使建材表 面  具有 净化空气、杀菌 、 除臭 、 防污等环保功 能, 而 且可  使建筑物 的清洗 、保洁费用大量节省 。

  5结 论 与 展望  5 . 1结论  3 . 6 . 3提高 水下 物体 的运动速度  T i O   超亲水表面 修饰 的固体在水 下运动 时,其摩  擦 阻力可减少 l 0 % ~1 5 % ,这意味着在 同等动力时 ,可  ( 1 ) 由于悬浮体 系中 T i O   分 离与回收困难 ,现在  更 多 采用 的是 薄膜 形 式 。

  ( 2 )T i O   薄膜 的制备方法很 多,但 由于溶 胶 一 凝  胶 法 具有 高均 匀性 , 高纯 度 ,可 降低 烧 结 温 度 ,可  制 备特 殊材 料 ( 如 薄膜 ,纤维 ,超细 粉末 及 多孔材料  等 等),同 时还 具有 成 本低 廉 ,工艺 简 单 ,周 期短 ,   化学 计量 比准确 ,可大 范围调变成 分等优 点,成为最  使运 动物 体提 高 时速 1   0 % 。用于 轮船 、潜 艇等表 面 ,   可提 高其 航行 速度 ,将 T   i   0   和无 纺布 混合制 成游 泳  衣 ,可 提 高 运 动 员 的游 泳 速 度 。

  3 . 6 . 4其 他用途  将T i O 。

表面 的超 亲水效应用 于热 交换器 的辐射 翼  ? 39 ?   维普资讯 http:// 术 进 展  《 化 | 辑 杖 市 场 》 e o o 4 , 1 t   1   l囊   有 应用前景 的制备 T i   0   薄膜 的方法 。

  ( 3 )影响 T i 0   膜 光催化 性能 因素 有 :晶体 结构 ,   晶粒尺寸 ,表面积 ,表面微 结构 ,担载材料等 。

  ( 4 ) 提高 T i O   光催 化活性 的途径有 [ 埔 , n   表面 光  敏化 ,离子修饰 [ 1 8 ] ,加氧 化剂 , 电化 学辅助光 催化 ,   复合半 导体等 。

  ( 5 )T i O   膜光催 化剂 可应用于 处理水 中的有机 污  [ 5 】   性锐钛矿型纳米 T i o ' 【 J 】 . 电化 学, 1   9 9 9 , 5( 4 ) :

4   4   3 —   4 47 .   [ 4 】   李革胜, 李华基, 彭晓东, 等. 冷 冻干燥制备 Ti   0  超细  粉体研究 [ J 】 . 重庆大学学报 ( 自然科学版) , 1   9 9 9 , 2   2   ( 1 ) :

9 5 - 9 8 .   陈 国平, 李启甲, 陈平. T i   0  光催化膜 的成膜技术 [ J 】 .   西北轻工业学院学报 , 2 0 0 1 , 1   9( 2 ) :

9 - 1   4 .   染物 ,灭菌 ,除臭 ,防污 , 自洁等 。

  5 . 2展望  [ 6 】   于向 阳, 程 继健, 杜永娟, 等. T i 0   光催化薄膜 的制备  法[ J 】 . 玻 璃 与搪 瓷 , 2 0 0 1 , 2 9 ( 1 ) :

3 7 - 4 1 .   由于 T i O   光催化材料具 有 良好 的化学稳 定性、抗  磨损 性、 成本 低、 制备 的薄摸透 明等 优点 , 成 为 目前引  人瞩 目的环境净 化材料 。更重要 的是它可直接 利用太  阳光 、 荧光灯 中含有 的紫外光源 、 利用太 阳能、 普通 光  源来 净化环境 。但从太 阳光 的利用 效率看还存 在半导  体载流 子的复合率 高, 量子化效 率低 , 半导体 的光吸收  波长 范围窄 ( 主要在 紫外区) ,以及 利用太 阳光 的 比例  [ 7 】   李霞, 张梅梅. 溶胶 一凝胶法 T   i   0  光催化膜的制备与  研究 [ J 】 . 山东轻工业学院学报 ( 自然科学版) , 2 0 0 1 , 1   5   ( 4 ) :

4 5 - 4 8 .   [ 8 】   魏子栋, 殷菲, 谭君 , 等. Ti 0  光催化 氧化研究进展 [ J 】 .   化学通报, 2 0 0 1 , 6 4( 2 ) :

7 6 — 8   0 .   [ 9 】   张龙力, 杨国华. Ti 0  先催化剂载体加载工艺研究 [ J 】 .   化 工新 型材 料 , 2 0 0 0 , 2 8 ( 8 ) :

3 6 — 3 7 , 4 5 .   低等缺 陷。为提 高 T i O   光催 化材料 的实用 性 ,必须增  大其光催化 活性 , 扩 大激活波长 范围 , 提 高对 光降解物  的吸 附能力 。对 T i   0   进 行 改性 处理 ,如掺 杂金 属离  子, 制备二元或多元 半导体 , 与气体吸 附剂相 混合等可  [ 1   0 】   高铁, 钱朝 勇. T   i   0  光催化 氧化 水中有机 污染物研究  进展 [ J 】 . 工 业 水处 理 , 2 0 0 0 , 2 0 ( 4 ) :

1   0 — 1   3 .   [ 1 1 】   张云怀. 纳米 T i   0  光催化剂的应用 [ J 】 . 贵州大学学报  ( 自然科学版) , 2   0 0 1 , 1   8( 2 ) :

1   3 2 — 1   3 4 .   实现上述 目的 。

作 为一种环境净化材 料 , 由于 以前采用  的悬 浮相光催 化薄膜得 到 了广泛 的研究 。有 效利用 生  活 空间里的微弱紫外光源和 T i O   透 明薄膜 共 同组成 的  光催 化体系是 一个倍 受关 注 的研 究领域 。为促进材料  [ 1   2 】   刘平 , 林华香, 付 贤智, 等. 掺 杂 Ti   0 , 光催化膜材料的  制备及其灭菌机理 [ J 】 . 催化 学报 , 1   9 9 9 , 2   0 ( 3 ) :

3 2 5 —   32 8.   [ 1   3 】   于向阳, 程继健 , 杜永娟, 等. Ti   0  光催化材料 [ J 】 . 化  学世界, 2 0 0 0 , ( 1 1 ) :

5 6 7 - 5 7 1 .   [ 1   4 】 徐炽焕. 纳米 T i   0  光催 化 技 术 的 开发 [ J 】 . 化 工科 技 市  场, 2 0 0 1 ,( 7 ) :

1   0 一l 1 .   的实用 性, 纳米T i O   光催化材料应 能涂敷在多种基材表  面 ,如陶瓷 、玻璃 、纤维、树脂 、塑料等 。我们相信 ,   随着基 础研究 的深 入和 使用化进 程 的发展 ,T i O   光催  化材 料必将使用 于生活 空问 的多种场合 ,发挥其 多功  能效 应,成为一种重要 的环 境净化和表面 自洁 材料 。

  作者 简介:赵 晶莹( 1   9   7   8 一 ),女 , 黑龙 江省 依 安 县人 , 助  [ 1   5 】   贺飞, 唐怀军, 赵 文宽, 等. 纳米 Ti   0  光催化剂 负载技  术研究 [ J ] . 环 境 污 染 治理技 术 与设 备 , 2   0 0 1 , 2 ( 2 ) :

  4   7 -58 .   理 工程 师 , 工学 学士 , 主要 从事 课 题研 究 工作 和调 研 工作  参 考 文 献  [ 1 ]   沈君 权 . Ti   o  光催 化 剂及 其 应 用 [ J 】 . 现代技术陶瓷,   1   9 9 8 .( 1 ) :

3 2 — 3 9 .   [ 1   6 ]   傅宏 刚, 王建强, 王哲, 等. Ti   0 , 光催化 剂表 面修饰研  究进展 [ J 】 . 黑龙江大学 自然科 学学报 , 2   0 0 1 , 1   8( 3 ) :

  85 —8 9.   [ 1   7 ]   王有 乐, 张庆 芳. 提 高废水处理 中 T   i   0  先催化 活性的  探讨 [ J 】 . X . :

t k 水处理 , 2   0 0 1 , 2 1 ( 1   2 ) :

5 - 8 .   [ 2 ]   葛飞, 戴友 芝,罗_ v - J 4 - , 等. T   i   o  光催化氧化技 术在环  保 领域 的研 究新 进 展 [ J 】 . 化 工 进展 , 2   o o 1 , ( 1   2 ) :

2   o -   2 2.   [ 1   8 】 徐悦 华, 古国榜, 陈小泉, 等. 复合纳米 F e   0   / Ti 0  的  制备、表征及光催化活性 [ J 】 . 华南理工 大学学报 ( 自然  科 学版) ,2 0 0 1 , 2 9 ( 1 1 ) :

3 3 - 3 5 .   [ 3 ]   褚道葆, 周幸福, 林昌健 , 等. 电化 学法制备 高热稳定  ? 40 ?  

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