有关纳米TiO2与有机污染物作用综述资料
半导体TiO2光催化作为一种高级氧化技术在近年来受到人们的广泛关注，在紫外光的照射下，它能够有效催化降解各种有机污染物，在可见光照时，它能够通过染料敏化催化降解多种染料污染物，为环境治理提供了一种有效的方法。通过修饰改性提高TiO2光催化剂的催化活性受到了国内外研究者的广泛关注。
本论文使用铝和磷酸对TiO2光催化剂进行修饰。其中Al修饰的WiO2光催化剂在可见光染料污染物的催化降解反应中显示出很高的光催化活性，而磷酸修饰显著加速了多种小分子底物的TiO2紫外光催化降解反应。在详细表征催化剂结构的基础上，研究了修饰组分影响光催化活性的作用机制。主要研究进展如下：
1.使用快速凝胶sol-gel法合成铝修饰的TiO2光催化剂(Al-TiO2)，使用XRD、HRTEM、XPS、27Al MAS NMR和zeta电位等方法研究修饰材料的结构和Al的局域环境。FTIR和UV-Vis漫反射光谱研究了Al修饰对于染料和催化剂的相互作用、界面电子转移以及染料可见光催化降解的影响。结果表明，染料RhB在Al-TiO2体系中的降解速率是未修饰TiO2体系的5倍。通过对催化剂结构的详细表征和染料和催化剂的相互作用的研究，阐明了染料在Al-TiO2表面被迅速光催化降解的机理。
2.在结晶前后对TiO2纳米例子进行磷酸处理制备了磷酸修饰的TiO2光催化剂。选择多种不同结构的底物研究它们的紫外光催化活性。研究发现，与TiO2表面作用较弱的底物，如4-氯酚、苯酚和RhB，它们的降解反应显著加快，而与TiO2表面有强相互作用的底物，如二氯乙酸、茜素红和儿茶酚，它们的催化降解则被强烈抑制。通过对催化剂结构的详细表征、结晶前后修饰催化剂活性的对比和反应中生成的活性物种和中间产物的检测，提出了机理模型阐述磷酸影响光催化活性的作用机制。
改性纳米二氧化钛的制备及其对有机污染物的光催化降解作用
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下载PDF阅读器在紫外光照射下，纳米TiO2可催化降解水中难生物降解的有机污染物，但存在光催化活性不够高，光能利用率低，催化剂粒子及环境的遮蔽效应强，催化剂难以回收等问题。为解决这些长期未能攻克的难题，本工作重点研究了纳米TiO2的优化制备工艺及过渡金属离子掺杂、半导体复合、硫氮共掺杂等改性纳米TiO2的方法及其作用，并以光导纤维和玻璃为载体，以SiO2溶胶为粘合剂，研究了纳米TiO2复合光催化材料的低温制备方法，进而以此为基础设计了两种光催化反应器，以难生物降解的青霉素为模拟污染物，研究了改性纳米TiO2及其光催化反应器的作用。研究发现，当以钛酸丁酯为前驱体，冰醋酸为水解抑制剂，乙醇为溶剂制备TiO2纳米粒子时，制备工艺参数对其光催化活性影响较大，其影响主次为煅烧温度、冰醋酸加入量、蒸馏水加入量、无水乙醇用量。在初始钛酸四丁酯为0．05mol的情况下，其优化条件为：冰醋酸加入量为5mL，蒸馏水加入量为5mL，无水乙醇加入量为30mL，450℃下煅烧。在此条件下制得的二氧化钛具有优良的光催化性能。煅烧温度影响光催化性能的实质是影响了纳米
TiO2晶型和晶粒尺寸，使其光吸收特性发生变化。同时，TiO2的用量，溶液的pH值、处理溶液的初始浓度以及添加亲水性SiO2均会对TiO2的光催化性能有所影响。采用溶胶凝胶法制备了不同含量的过渡金属离子Fe掺杂改性的TiO2。过渡金属离子Fe的掺杂可抑制TiO2晶粒的生长，引起TiO2晶格的畸变和晶胞
体积的改变，拓宽TiO2的光吸收范围，适量Fe的掺杂可提高TiO2的光催化活性，最佳掺杂量为0．03%。 SnO2复合对TiO2的晶相转变温度影响很大，SnO2的掺杂会降低TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变温度，并且SnO2的掺杂量对TiO2的锐钛矿和金红石相比例有很大影响。SnO2的复合在一定范围内可以抑制TiO2晶粒的生长，同时引起吸收带边的红移，适量的掺杂可以提高TiO2的光催化性能，最佳掺杂量为3%。烧结温度会影响到TiO2的晶粒尺寸、晶型、光吸收特性，从而对复合纳米TiO2的光催化性能产生影响，本实验的最佳烧结温度为450℃。以硫脲为掺杂剂，采用溶胶凝胶法合成了硫氮共掺杂的纳米TiO2。硫氮共掺杂抑制了TiO2晶粒的生长，同时TiO2晶格的畸变和晶胞体积的改变，这是由于硫氮元素进入TiO2晶格内取代O引起的。烧结温度会影响到硫氮共掺杂TiO2的晶胞参数和紫外．可见吸收光谱，从而对硫氮掺杂纳米TiO2的光催化性能产生影响，本实验的最佳烧结温度为450℃ 使用SiO2溶胶为纳米粘合剂，在较低的温度下将TiO2粉末负载在载体上，TiO2分散在无定形SiO2的三维网状结构中，多孔的结构极大增大了光催化剂的比表面积。SiO2溶胶的陈化时间对光催化剂的比表面积起着十分重要的影响。光催化剂在载体上负载均匀，结合牢固，与外界环境保持接触，有良好的催化活性。单根光导纤维型光催化反应器对青霉素溶液的降解结果表明，光纤侧面散射的紫外光强能够激发TiO2发生光催化反应，负载的次数对光催化反应器的影响明显。采用纳米粘合剂法将TiO2负载在玻璃表面上，并设计了平板型光催化反应器。在平板型光反应器中，通过对负载次数、倾角、流速的研究，提出了平板型光反应器的运行参数：负载次数为7次，倾角为15°，流速为25ml/L。
纳米抗菌及消除空气中有机污染物改性涂料的制备工艺研究
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下载PDF阅读器本文详细研究了共沉淀法制备纳米氧化镁的工艺，成功的制备了纳米氧化钛及纳米氧化镁改性功能涂料，并用气相色谱分析法对纳米氧化钛降解空气中有害气体苯的能力作了分析，用抑菌环法对纳米氧化钛及氧化镁的抗菌性能作了研究。所作主要工作如下：1)利用MgCl2与Na2CO3为原料，采用共沉淀法，控制反应溶液的PH值、反应物浓度、反应温度，选择适当的反应时间和煅烧温度制备出纳米MgO粉体，通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)对样品的性能进行测试。2)通过几种分散方法共同作用，得到分散均匀的纳米改性功能涂料产品。3)实验将纳米TiO2改性功能涂料涂在一密封的容器内，选择苯为处理对象，考察了纳米TiO2降解苯能力。4)通过抑菌环法研究了纳米氧化物含量不同时改性功能涂料的抑菌性能，并考察了光照对改性功能涂料抑菌性能的影响。实验表明，最佳工艺条件下所制得的纳米氧化镁粒径较小且分布均匀，且共沉淀法成本低廉，操作简单；制得含纳米TiO2量为1％的改性功能涂料在光照下，降解空气中苯的能力较强；抑菌实验发现，纳米MgO与纳米TiO2改性功能涂料均具有一定的抑菌效果，但纳米MgO抑菌效果明显优于纳米TiO2，含量为1％的纳米MgO改性功能涂料在有无光照条件下均具有较强的抑菌性能，而含量为2％纳米TiO2改性功能涂料，在光照下，表现出对大肠杆菌较好的杀灭能力。
作者：张浦
Ti02改性膜催化臭氧化去除水中有机污染物及膜抗污染性的研究
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下载PDF阅读器随着膜技术的快速发展，膜过滤工艺不只局限应用于饮用水的深度处理，越来越多的目光开始关注市政污水处理中膜技术的应用来取代新形式下常规处理工艺
无法满足的污水处理需要，但普遍存在的膜污染成为制约该技术在污水处理应用方面发展的桎梏。因此，如何缓解膜污染以及膜清洗效果的提高，成为亟待解决关键问题。经过纳米TiO2改性的PVDF膜具有催化臭氧产生大量具有强氧化性的羟基自由基(HO2)的性能，可通过降解堵塞膜孔的有机物，达到缓解膜污染的作用，该工艺具有优越的反应活性，对有机物的降解无选择性且无需回收催化剂。
本论文以市政污水作为实验中使用的原水，PVDF超滤膜(文中称原膜)和负载TiO2的改性膜作为实验材料，采用TiO2催化臭氧氧化工艺进行该工艺对缓解膜污染作用的研究，对影响工艺的运行条件进行探讨，为臭氧催化氧化联合膜过滤技术应用于污水处理提供可靠的理论依据。
首先，使用叔丁醇作为淬灭剂检测体系中羟基自由基(HO2)的引发和作用印证负载TiO2催化臭氧化工艺遵循HO2氧化机理；对单独臭氧氧化和改性膜催化臭氧化处理过的水样进行分子量筛分，分析得出臭氧作为预处理并没有影响膜过滤的物理截留效果。
其次，采用调节控制通入的臭氧浓度，分别考察出水通量和TOC去除率来监测膜片的水处理效果；控制臭氧接触时间，使臭氧既能发挥降解作用、在TiO2催化作用下缓解膜污染又不影响膜片本身的过滤性能，进而得到TiO2催化臭氧化工艺的最佳运行条件为臭氧浓度为22.8mg/L、臭氧接触时间为5min；TiO2改性膜+O3工艺的催化臭氧化作用使膜通量提高29.4％，该工艺起到了缓解膜污染的作用。
再次，通过调节pH优化了工艺条件，得出膜清洗最适合的pH值是10±0.5，TiO2改性膜在臭氧催化的作用下在清洗阶段优势明显，显示了该工艺较好的催化活性和稳定性。
最后，将TiO2催化臭氧化工艺置于常规膜过滤之后，也就是膜清洗阶段，TiO2改性膜重复过滤原水4次后，膜过滤对有机物的去除率仍可达到80％以上，较单独臭氧化提高了28.8％；膜上负载的纳米TiO2催化活性变化较小，具有较好的稳定性、重复使用的能力，证明该工艺起到了提高膜清洗效果的作用。
纳米TiO<,2>光催化氧化难降解有机物研究
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下载PDF阅读器从近几年国内水处理发展来看，难降解污染物是废水处理中的一大难题。光催化氧化法去除难降解有机污染物，经持续反应可达到完全矿化，且无二次污染，是有发展前景的水处理方法。本文利用紫外光加纳米TiO2催化剂，对难降解有机污染物：硝基苯、邻苯二甲酸酯、多氯联苯进行光催化降解研究。以钛酸四丁酯、无水乙醇、冰醋酸、蒸馏水为原料，用溶胶-凝胶法制备出了粒径在30nm左右，分散性能良好，具有光催化活性的纳米TiO2颗粒。通过对活性炭、沸石、陶粒负载纳米TiO2研究，得出沸石的性价比最高，可作为纳米TiO2负载材料。实验研究了磁力搅拌速度、光源强度、光源到反应液面的距离对硝基苯去除率的影响；通过改变溶液不同的pH值、初始浓度、TiO2投加量表明：(1)随着pH的升高，硝基苯的降解率逐渐降低再升高，酸性和碱性条件下的处理结果好于中性条件；
(2)加入纳米TiO2量为0.1g/L时，硝基苯浓度为40mg/L时去除效果最好，光照1小时的去除率达到63.81％；硝基苯在降解初期速率较快，降解后期阶段速率逐渐下降，硝基苯的去除满足一级反应动力学方程；(3)TiO2用量对硝基苯去除率影响较大，最适宜的纳米TiO2：硝基苯为1∶5。采用纳米TiO2光催化氧化的方法处理四种邻苯二甲酸酯和七种多氯联苯混合液，研究了反应体系中纳米
TiO2的投加量、初始浓度、pH值等因素与去除效果的联系，发现：(1)pH对光催化降解有较大的影响，PAEs和PCBs大都在酸性条件下容易降解；(2)随初始浓度的增加去除率也增加，在PAEs初始浓度分别为1.0mg/L时，DMP(邻苯二甲酸二甲酯)、DBP(邻苯二甲酸二丁酯)、DEHP(邻苯二甲酸-2-乙基己基酯)和
DOP(邻苯二甲酸二辛酯)光照30min的去除率分别达到70.93％、62.09％、
69.22％、67.81％；在PCB初始浓度分别为0.2mg/L时，PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB153、PCB138、PCB180光照1小时去除率分别达到：93.42％、64.27％、80.35％、85.63％、75.94％、96.92％。96.17％。(3)PAEs和PCBs的去除率随着TiO2投加量的增加而增大，但当TiO2的投加量达到一定值后对去除率影响较小，本研究确定对于此类混合难降解有机物纳米TiO2为0.5mg/L最合适。以上研究不仅对于提高反应器对自然环境影响的适应性有着十分重要的理论意义，更对难降解有毒有机污染物的治理有着一定的应用价值。
介孔TiO<,2>及钛硅介孔复合材料的制备及光催化降解造纸废水的研究
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下载PDF阅读器介孔材料是一类孔径分布在2-50nm之间的多孔材料，具有比表面积大、孔隙率高、孔径分布窄、孔排列有序的特点，使其一问世即成为工业应用(如光催化、离子交换、分子筛、吸附和分离等)的首选。非均相半导体光催化技术在水污染控制，尤其在处理废水中难降解有机污染物方面具有独特的优越性，纳米TiO2作为一种性能优良的光催化剂已成为治理环境污染的研究热点，本实验通过制备具有较大比表面积的介孔TiO2及TiO2-SiO2介孔复合材料，结果表明介孔TiO2比纳米T3O2具有更优异的光催化性能，少量SiO2掺杂有利于提高介孔TiO2的光催化活性和反应效率，在处理废水有机污染物等方面具有广阔的应用前景。本项研究以钛酸四丁酯(TBOT)为钛源，正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，三嵌段共聚物
(P123)为模板剂，溶胶-凝胶法合成了介孔TiO2及具有不同钛硅摩尔比的
TiO2-SiO2介孔复合材料，用小角χ射线衍射(SAXRD)、χ射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)，红外光谱(FT-IR)、N2吸-脱附和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等分析手段对产物结构和光学性能进行了表征。结果表明：400℃煅烧得到的样品XRD谱图中仅在20=25.3°(101)，37.9°(004)，47.8°(200)，54.3°(211)处出现锐钛矿相特征衍射峰，该特征峰随着钛硅比的增加而增强，但XRD谱图中并未出现SiO2的特征峰，表明SiO2以无定形的形式存在于复合材料中；SAXRD图中在2θ＜1。处有明显的介孔材料的特征衍射峰；TEM图中有明显的短程有序的孔径分布，且分布较均匀；FT-IR.显示TiO2与SiO2基质之间存在着Ti-O-Si键；N2吸脱附曲线表明合成材料具有介孔结构，随着SiO2含量的增强，复合材料的孔径减小，比表面积增加；UV-Vis分析表明，复合材料吸收峰发生红移，使光谱响应范围向可见光拓展，提高TiO2对太阳光的利用率。以制浆蒸煮黑液、对氯苯酚和对硝基苯酚为目标降解物，考察了SiO2复合对介孔TiO2光催化活性的影响。发现介孔TiO2的光催化活性优于纳米
TiO2，而SiO2少量掺杂的介孔TiO2光催化剂则比纯介孔TiO2有更好的光催化性能，能有效提高对蒸煮黑液和对硝基苯酚光催化降解；考察了催化剂的种类、光照时间、催化剂的用量、初始pH、通氧方式等对降解制浆黑液的影响因素。探明了在反应条件为：催化剂用量为1.5g/L、初始pH=6、连续通氧条件下降解效果最佳，在紫外光照射下，反应12h后，少量SiO2的存在能有效促进介孔TiO2对蒸煮黑液的光催化降解，提高蒸煮黑液的CODcr和色度的去除效果。以介孔TiO2-SiO2复合材料(Ti/Si=100:1)为催化剂，反应体系中CODCr及色度的去除率分别达94.9％和97.6％，较介孔TiO2分别提高了5.8％和5.4％，较纯纳米TiO2分别提高了44％和12.8
不同温度热处理纳米TiO<,2>光催化剂降解单苯环有机物的研究
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下载PDF阅读器全球性环境污染和能源危机已经成为二十一世纪人类面临的重大课题。TiO2光催化技术可利用太阳光将有机污染物完全矿化为环境友好的CO2、H2O等无毒的无机物，由于TiO2高的光化学稳定性、价廉无毒等优良特性，使纳米TiO2光催化在环境净化方面成为材料学、化学和环境科学等领域科研工作者广泛关注和研究的热点课题。本文主要采用高温水解溶剂热法，以丙酮为溶剂，钛酸丁酯(TNB)为先驱体成功合成了高可见光催化活性的纳米TiO2催化剂；以几种单芳香环有机污染物为降解目标物，研究了纳米TiO2催化剂在不同的热处理温度下与不同的光照条件下对有机污染物的降解机理和动力学过程；分析了纳米TiO2催化剂降解不同种类有机物以及不同有机物浓度时的降解过程、动力学规律，探求催化活性与表面吸附态以及降解物之间的关联规律，获得了在钛醇盐高温水解溶剂热法合成纳米TiO2可见光催化方面一些有意义的规律和结论，为具有高效可见光催化降解性能的纳米TiO2催化剂的理论研究和实际应用提供指导。研究表明不同温度热处理的丙酮系纳米TiO2样品和商品P25对苯酚的紫外-可见光催化降解活性依P25＞A-240-365＞A-240-180＞A-240顺序降低，表明样品表面残留有机
物越少，在紫外-可见光下光催化活性越好。P25的混晶结构使其在紫外-可见光条件下有较高的催化活性。而可见光(λ≥450 nm)催化降解活性依A-240-180＞P25＞A-240-365顺序降低，表现出了不同于紫外-可见光源条件下的催化特性，这主要是由于不同温度处理的纳米TiO2催化剂的表面吸附态不同。在可见光催化活性高的A-240-180样品可见光催化降解苯酚、对氯苯酚和对羟基苯甲酸时，降解速率都显著高于P25，具有不同的降解速率常数；苯酚初始浓度不同时降解速率也不同。这表明纳米TiO2样品可见光催化降解动力学也与目标降解物及其初始浓度有关。
负载型纳米TiO2光催化氧化处理垃圾渗滤液的试验研究
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下载PDF阅读器光催化氧化是一种新兴的现代水处理技术，在降解难生物降解有机物和避免引入新的污染物方面有强大的优势。TiO2是一种环保型多相半导体光催化剂，对一些毒性大、生物难降解的有机污染物，用纳米级TiO2光催化剂作为强氧化剂，在常温、常压下就可以彻底氧化为H2O、CO2等小分子，但悬浮态的纳米TiO2
粉体存在难以分离回收、光能利用率低等问题，负载型纳米TiO2催化剂的制备和研究就成为目前光催化领域的发展趋势之一。本论文采用溶胶-凝胶法，在不同煅烧温度条件下合成以活性炭和硅胶为载体的纳米TiO2光催化剂，通过XRD 和SEM对表面形貌、分布均匀性、粒径大小及晶型等进行表征，通过混凝预处理后的垃圾渗滤液光催化降解试验，探讨了影响负载型纳米TiO2光催化降解性能的影响因素，得出的主要结论如下：
(1)在400℃下煅烧制备而成的TiO2/活性炭和TiO2/硅胶表面附着的纳米TiO2颗粒分布均匀，粒径适中，无明显团聚现象，且晶型处于活性较高的锐钛矿型，具有较好的光催化性能。分别以TiO2/活性炭和TiO2/硅胶为催化剂时，在紫外灯光照120min后，亚甲基蓝的残留率分别为31.70％和7.9％。
(2)以PAC为混凝剂，以PAM为助凝剂联合处理垃圾渗滤液，能有效去除垃圾渗滤液的浊度和COD。通过正交试验确定了混凝处理垃圾渗滤液的优化条件是：pH为10，搅拌时间为40min，PAC投加量为0.6mL/L，助凝剂PAM投加量为0.5mL/L的实验条件下，混凝效果最佳。
(3)随着催化剂投加量的增加，垃圾渗滤液COD降解率呈现先升高后下降的趋势。TiO2/活性炭和TiO2/硅胶这两种催化剂的最佳投加量分别为9g和6g。
(4)在强酸和强碱条件下，两种催化剂对垃圾渗滤液COD的降解效果都较中性条件更好。其中，强酸环境下COD降解率又比强碱环境下更高。
(5)两种负载型催化剂在20w、40w、80w三种紫外灯光照强度下，对垃圾渗滤液COD的降解率相差不大。
(6)随着H2O2溶液投加量的增加，垃圾渗滤液COD在120min后的最终降解率呈现出先升高后下降的趋势。30％H2O2溶液的投加对TiO2/活性炭光催化效率的影响明显强于TiO2/硅胶。
(7)垃圾渗滤液的COD降解率随着使用次数的增加有下降的趋势，在前4
次使用过程中下降趋势并不明显，表明催化剂在多次应用后仍然保持着很好的催化活性。
Fe（OH）<,3>/TiO<,2>复合型催化剂的制备及其在有机污染物降解中的应用
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下载PDF阅读器光催化剂几乎能够使所有液相和气相中的有机污染物发生氧化还原反应而转变为无害物，无二次污染；光催化技术已成为一种很有前景的绿色环境净化技术。目前对TiO2作光催化剂的研究较多，本文结合现有的TiO2光催化剂制备及改性技术，将均匀沉淀法和浸渍法相结合，采用均匀沉淀包覆法，不经高温煅烧处理，制备出了Fe(OH)3/TiO2复合型光催化剂，并讨论了铁的掺杂量、pH等对该复合型光催化剂催化效率的影响。研究结果表明该催化剂光催化活性高，以甲基橙的光催化降解为例，在pH5～7，0.05﹪Fe(OH)3/TiO2光催化剂的光催化活性约是纯TiO2的5倍；矿化能力强，能将一些苯系物等大分子有机污染物迅速彻底矿化；催化降解速率与污染物初始浓度无关，其降解动力学表现为零级反应；该催化剂应用时条件温和，最高催化活性在弱酸性和中性（pH5～7），对设备腐蚀性小；催化剂本身的腐蚀十分轻微，光催化剂也可以循环使用。本文以甲基橙为有机污染物的模型化合物，采用UV－VIS、GC等测试手段研究了光催化剂催化降解有机污染物的降解效率、降解的最终产物及矿化有机污染物的能力等情况；以光催化剂催化降解甲基橙的能力来评价其光催化降解有机污染物的光催化能力；并应用TEM，XRD，FT－IR， TG－DSC，UV－VIS反射光谱等测试手段对催化剂的结构、性能进行了表征和研究。结果表明，本文制备的Fe(OH)3/TiO2复合型光催化剂具有核壳结构，核为TiO2，壳为氢氧化铁；改性前后TiO2晶形不变，纳米TiO2颗粒则略为变大。Fe(OH)3/TiO2光催化剂可见光吸收能力略为增强，即改性后的光催化剂对可见光的吸收范围有所拓宽。0.05﹪Fe(OH)3/TiO2的BET 比表面较纯TiO2的比表面略为变小，但孔尺寸稍微变大，但Fe(OH)3/TiO2降解甲基橙的光催化能力较纯TiO2则大大提高。FT－IR研究结果表明，Fe(OH)3/TiO2复合型光催化剂表面Fe(OH)3上的结合水与TiO2 表面以化学建结合，有利于TiO2 被光激发所产生空穴的捕获，并迅速转换为羟基自由基，这可能是
Fe(OH)3/TiO2光催化剂的光催化活性大大提高的原因之一。将Fe(OH)3/TiO2催化剂在250℃热处理1小时后其光催化活性大大下降，其降解动力学也表现为一级。这可能是因为热处理除去了催化剂中结合水，使Fe(OH)3转变为Fe2O3，导致了其光催化活性下降及光催化降解动力学由零级反应变为一级反应。由此可见，Fe(OH)3/TiO2催化剂中的结合水对光催化剂光催化活性和光催化降解动力学影响很大。总之，通过均匀沉淀包覆Fe(OH)3，制备了Fe(OH)3/TiO2复合型光催化剂，其光催化剂的性能明显纯TiO2纳米光催化剂，是一种很有应用前景的光催化剂。
纳米催化剂的制备及其光催化消除挥发性有机污染物的研究
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下载PDF阅读器分别采用溶胶-凝胶法和蒸汽转移水解法制备了纳米级TiO2光催化剂,并用
sol-gel法制备了LnPW12O40掺杂TiO2光催化剂。在紫外光照射下,以气相光催化消除典型有机污染物丙酮和甲醇为模型反应研究了它们的光催化活性,并进行了TG-DTA、IR、DRS、PL、BET、SEM、XRD等多方面的表征。以上工作为空气净化提供了一个经济可行的方法,为光催化反应的理论研究提供了实例和必要的数据。
1.采用sol-gel法制备了纳米TiO2,研究制备条件对其光催化活性的影响。结果表明,Ti(OBu)4:C2H5OH:H2O:CH3COOH=1:4:4:1的溶液经30℃水解缩聚,陈
化24h,60℃烘干后,400℃焙烧2h得到纳米TiO2粉体,为粒径25～40nm的锐钛矿型,对丙酮光催化消除活性较高。
2.首次采用蒸汽转移水解法制备了纳米TiO2。实验表明,制备纳米TiO2光催化剂合理的工艺路线和工艺参数
为:Ti(OBu)4:H2O:CH,CH2OH:CH3COOH=1:3.5:3.5:2,250℃恒温2.5h,Ti(OBu)4
在水蒸汽作用下均匀水解后,陈化24h,60℃干燥,再经400℃焙烧2h得到纳米TiO2粉体,为粒径24～29nm的锐钛相,颗粒小而均匀,不易团聚。与sol-gel法制备的TiO2和P25型TiO2相比,其比表面积大,光催化活性高。本方法操作简单,制备条件易控,具有很好的应用前景。
3.用sol-gel法制备了磷钨酸稀土盐掺杂TiO2的复合催化剂,光催化实验表明TiO2掺杂1.0Wt.％LnPW12O40(Ln=La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Er、Tm、Yb)后,其活性都有所提高,而掺杂1Wt.％LnPW12O40(Ln=Pr、Dy、Lu)后,降低了其光催化活性。NdPW12O40的掺杂,对TiO2纳米晶粒有细化作用(粒径为11～
14nm),使其比表面积增大(131.6426m22g-1),同时有效地抑制TiO2粒子的团聚。与纯的TiO2相比,其吸收光能力增强,同时吸收带边也向长波方向延伸了
20nm,增强了催化剂对可见光的吸收和能量的利用。0.1g复合催化剂
NdPW12O40/TiO2光催化消除初始浓度为6.5755g/m3的丙酮,空时为2.4s时矿化率可达96.74％,无新有机物质生成,达到排放要求；消除初始浓度为8.8210g/m3的甲醇,空时为2.0s时矿化率可达100％。
作者：岳明
纳米二氧化钛在水污染物检测与处理中的应用研究
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下载PDF阅读器有机物污染物和无机重金属离子是造成水污染的主要因素，对这些污染物进行准确的检测和有效的处理成为当前急需解决的问题。但水成分的复杂性及待测元素的低浓度特点使检测的选择性和灵敏度受到很大限制，因此检测前需要对样品进行预分离和富集。本论文主要针对水中的有机污染物和无机重金属离子的检测及
处理开展相关的基础研究。利用纳米TiO2光催化降解有机污染物的特性，探讨不同掺杂方式提高光催化降解有机污染物的可行性，同时对TiO2进行表面修饰，提高其吸附选择性，用于无机重金属离子的监测分析。主要研究工作如下：
(1) 以价格低廉、来源广泛的四氯化钛为前驱体，用环境友好和微波水热的方法合成了TiO2/WO3纳米材料。研究了WO3掺杂量对TiO2晶型、粒径的影响，并对掺杂样品的光催化性能进行了研究。结果表明，添加WO3后得到的产物均为锐钛矿相TiO2，随WO3添加量的增加，产物粒径减小，当WO3掺杂量为3％时，光催化剂的催化活性最高。
(2) 用水热法制备了F掺杂TiO2，对比了水热温度和HF浓度等制备条件对产物形貌的影响。并尝试用水热法制备了F、WO3共掺杂纳米TiO2粉体，以样品在可见光下对罗丹明B染料的光催化降解性能为评价指标，探讨了共掺杂对其光催化活性的影响和可能的掺杂机制。
(3)在表面活性剂十二烷基磺酸钠的活化作用下，用双硫腙对纳米TiO2进行修饰，用XRD、FTIR对修饰后的产物进行表征。将其用于同时富集分离水中痕量的铬、镉和铅等无机重金属离子的研究。以GAAS为检测手段，考察了吸附酸度、吸附剂用量、吸附时间等对吸附回收率的影响，并探讨了影响解吸过程的主要因素。在优化的实验条件下，应用于环境水样中Cd2+，Cr3+，Pb2+的测定分析。实验证明，所制备的吸附剂具有稳定性好、吸附选择性高等特点，适用于实际水样中重金属离子的检测分析。
(4) 用水热法制备了大比表面积的TiO2纳米管，用XRD、TEM、BET对产物进行了表征。以FAAS为检测手段，研究了TiO2纳米管对Cu(Ⅱ)的静态吸附行为，探讨了影响分离富集过程的主要因素。结果表明，所制备的TiO2纳米管具有吸附量大、吸附和解吸性能好的特点，成功地应用于实际水样的测定，结果令人满意。
纳米复合光催化剂制备方法及催化性能的研究
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下载PDF阅读器近年来，用纳米TiO2等半导体光催化技术降解水中有机污染物的研究成为环境科学领域的一个热点。光催化技术具有常温、常压下进行，能彻底破坏有机污染物，无二次污染等优点。目前，纳米TiO2制备方法很多，但制备方法的实际操作性和产品的最终催化性能参次不齐，从中找出一种简单实用、能制备出高活性而稳定的纳米TiO2光催化剂的方法尤为重要。同时，纳米TiO2自身也存在着一些不足，非常有必要对其进行合理的改性。本论文对最为常用的几种液相制备方法进行了系统的比较研究，并通过掺杂SiO2对其进行了改性，主要结果如下：☆采用化学沉淀法、溶胶-凝胶法和微乳液法等三种方法，在相近条件下制备了纳米TiO2，并进行了系统的比较研究。XRD及TEM测试结果显示：化学沉淀法制备方法简单，且样品为锐钛矿相、颗粒均匀细小。以次甲基兰溶液的光催化降解为模型反应，其光催化性能良好。☆采用化学沉淀法、溶胶-凝胶法和微乳液法制备了TiO2-SiO2复合材料。结果表明：SiO2的掺杂稳定了TiO2的晶相，抑制了TiO2粒子的长大，TiO2-SiO2复合材料的尺寸明显小于单一的TiO2粒径。三种
制备方法中，化学沉淀法的制备过程相对简单，且样品的掺杂效果最好。☆制备了不同SiO2含量的TiO2-SiO2复合材料。光催化实验结果显示，在SiO2掺杂量较低的情况下，随着SiO2含量的增加，化学沉淀法和溶胶-凝胶法制备的样品的性能得到了改善。
染料敏化二氧化钛可见光光催化降解有机污染物研究
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下载PDF阅读器近年来，以纳米TiO2光催化剂为代表的光催化氧化技术是一种新型的污水处理技术，因其具有成本低，无二次污染，高效，光化学性质稳定等优点而受到广泛关注。然而TiO2的电子一空穴容易复合，量子效率低，可见光利用率也较低，这些缺点限制了它的广泛应用，本文利用染料进行敏化对TiO2进行改性，提高其光响应范围，从而提高光催化效率。
本论文利用P-25型TiO2作为催化剂对模拟苯酚废水进行光催化处理，研究了其在可见光下的光催化性能。探讨了催化剂用量，苯酚初始浓度，光源，PH 值等外部因素对TiO2催化剂光催化降解过程的影响。重点研究了加入各种染料对TiO2光催化降解有机污染物效率的影响，筛选出了敏化效果较好的染料，获得了染料的最佳用量，初步探讨了吸附染料的TiO2高效氧化去除污染物的机理和途径。
研究了单一TiO2在模拟太阳光和紫外光下降解苯酚的活性。考察了催化剂用量、苯酚初始浓度、光源、pH值、O2等因素对TiO2光催化效率的影响。低浓度下苯酚降解过程符合一级反应动力学，降解率随初始浓度的升高而降低，在通入空气，PH值条件为中性，光源为紫外光条件下降解率最好，且随催化剂加入量的增多光催化降解效率先增大后减小。
筛选了酸性品红、茜素红、柠檬黄、曙红、亚甲基兰、孔雀石绿、酸性铬兰、刚果红八种价格低廉、可见光吸收系数大的染料，并把它们用于太阳光TiO2光催化降解污染物体系。实验发现：加入不同的染料对体系中苯酚的降解效率有不同的影响，当加入10 mg/L的茜素红时，苯酚的降解率从17％提高到91％，加入酸性品红时也有相应的增强效果，而加入亚甲基蓝，曙红等会使苯酚在降解过程中产生多种中间产物，不利于苯酚的降解，酸性铬兰等染料的加入则会抑制苯酚的降解，因此本研究中，我们主要讨论在体系中加入茜素红及酸性品红时对苯酚降解促进作用的机理研究。同时，也将此种方法应用于表面活性剂十二烷基苯磺酸钠废水的降解过程中，并取得了很好的处理效果。实验结果说明TiO2光催化剂与染料的组合可有效提高某些污染物的去除效率，这为TiO2的实际应用提供了一定的实验依据。
纳米材料的制备技术及其特点
纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法
纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中
影响纳米材料光催化性能的因素教学文案
影响纳米材料光催化性能的因素
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过程。对于光催化反应来说，光生电子和空穴的分离与给体或受体发生作用才是有效的。如果没有适当的电子或空穴的捕获剂，分离的电子和空穴可能在半导体粒子内部或表面复合并放出荧光或热量。空穴捕获剂通常是光催化剂表面吸附的OH-基团或水分子，可能生成活性物种·OH，它无论是在吸附相还是在溶液相都易引发物质的氧化还原反应，是强氧化剂。光生电子的捕获剂主要是吸附于光催化剂表面上的氧，它既能够抑制电子与空穴的复合，同时也是氧化剂，可以氧化已经羟基化的反应产物。 3、晶体结构 除了对晶胞单元的主要金属氧化物的四面体或八面体单元的偶极矩的影响，晶体结构（晶系、晶胞参数等）也影响半导体的光催化活性。TiO2是目前认为最好的光催化剂之一。TiO2主要有两种晶型—锐钛矿和金红石，两种晶型结构均可由相互连接的TiO6八面体表示，两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互连接的方式不同。结构上的差异导致了两种晶型有不同的质量密度及电子能带结构。锐钛矿的质量密度略小于金红石，且带间隙（3.2eV）略大于金红石（3.1eV），这是其光催化活性比金红石的高。 4、晶格缺陷 根据热力学第三定律，除了在绝对零度，所有的物理系统都存在不同程度的不规则分布，实际晶体都是近似的空间点阵式结构，总有一种或几种结构上的缺陷。当有微量杂质元素掺入晶体时，也可能形成杂质置换缺陷。这些缺陷的存在对光催化活性可能起着非常重要的影响。有的缺陷可能会成为电子或空
影响纳米材料光催化性能的因素
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+/H 2 O的氧化 还原势负，才能产生H 2，价带顶必须比O 2 /H 2 O(+的氧化还原势正，才能产生O 2 ,。 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。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过程。对于光催化反应来说，光生电子和空穴的分离与给体或受体发生作用才是有效的。如果没有适当的电子或空穴的捕获剂，分离的电子和空穴可能在半导体粒子内部或表面复合并放出荧光或热量。空穴捕获剂通常是光催化剂表面吸附的OH-基团或水分子，可能生成活性物种·OH，它无论是在吸附相还是在溶液相都易引发物质的氧化还原反应，是强氧化剂。光生电子的捕获剂主要是吸附于光催化剂表面上的氧，它既能够抑制电子与空穴的复合，同时也是氧化剂，可以氧化已经羟基化的反应产物。 3、晶体结构 除了对晶胞单元的主要金属氧化物的四面体或八面体单元的偶极矩的影响，晶体结构（晶系、晶胞参数等）也影响半导体的光催化活性。TiO 2 是目前认为最 好的光催化剂之一。TiO 2 主要有两种晶型—锐钛矿和金红石，两种晶型结构均可 由相互连接的TiO 6 八面体表示，两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互连接的方式不同。结构上的差异导致了两种晶型有不同的质量密度及电子能带结构。锐钛矿的质量密度略小于金红石，且带间隙（）略大于金红石（），这是其光催化活性比金红石的高。 4、晶格缺陷 根据热力学第三定律，除了在绝对零度，所有的物理系统都存在不同程度的不规则分布，实际晶体都是近似的空间点阵式结构，总有一种或几种结构上的缺陷。当有微量杂质元素掺入晶体时，也可能形成杂质置换缺陷。这些缺陷的存在对光催化活性可能起着非常重要的影响。有的缺陷可能会成为电子或空穴的捕获中心，抑制了两者的复合，以至于光催化活性有所提高，但也有的缺陷可能成为
纳米材料在光催化中的应用
纳米材料在光催化中的应用 姓名：杨明学号：5400209157 班级：工管093班 摘要： 纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。以半导体材料为催化剂光催化氧化水中有机污染物在近年来受到广泛关注，许多研究工作者在有机物光催化氧化方面进行了大量研究工作，发现卤代芳香烃、卤代脂肪烃、有机酸类、染料、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、烃类、酚类、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应，除毒、脱色、生成无机小分子物质，最终消除对环境的污染。纳米材料是晶粒尺寸小于100 nm的单晶体或多晶体，由于晶粒细小，使其晶界上的原子数多于晶粒内部的，即产生高浓度晶界，因而使纳米材料有许多不同于一般粗晶材料的性能，如强度硬度增大、低密度、低弹性模量、高电阻低热导率等（1）。正是因为纳米材料具有这些优良性能，因此纳米材料在今后一定有着广泛的应用。 引言： 此法能处理多种污染物，适用范围广，特别是对难降解有机物具有很好的氧化分解作用;还具有反应条件温和，设备简单，二次污染小，易于操作控制，对低浓度污染物及气相污染物也有很好的去除效果;催化材料易得，运行成本低;可望用太阳光为反应光源等优点，是一种非常有前途的污染治理技术。 关键字：纳米纳米材料纳米材料光催化纳米TiO2 水热合成法 纳米（nm)是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000—8000nm，人体红细胞的直径一般为3000—5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃（2）。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1—100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 纳米TiO2在光催化领域已经显示出广阔的应用前景.但是，由于TiO2仅仅能吸收5%紫外区附近的太阳光而限制了它的广泛应用，许多研究试图通过表面改性与掺杂来扩大它的光谱响应范围和提高它的催化活性。有选择性的进行掺杂已被证明是一种提高半导体氧化物光催化活性的极其有效的方法，掺入一定的金属阳离子能极大的提高TiO2的光催化效率，最近有大量的关于通过掺杂来提高TiO2的光催化性能的报道，掺杂的半导体光催化材料由于其物理和光学性质的改变，通过扩展光响应范围和提高光生电荷的分，从而提高了光催化性能（2）。 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景（3）。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。纳米粒子的粒径远小于光波波长。与入射光有交互作用，光透性可以通过控制粒径和气孔率而加以精确控制，在光感应和光过滤中应用广泛。由于量子
电化学在制备纳米材料方面的应用
电化学在制备纳米材料方面的应用 摘要：应用电化学方法制备纳米材料是近年来发展起来的一项新技术。本文对应用电化学技术制备纳米材料的方法进行分类，着重介绍了电化学沉积法、电弧法、超声电化学法和电化学腐蚀法，并对其应用前景做了展望。 关键词：电化学纳米材料电沉积 1 前言 纳米材料和纳米技术被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当材料的粒子尺寸小至纳米级时，材料就具有普通材料所不具备的三大效应：(1)小尺寸效应，指当纳米粒子的尺寸与传统电子的德布罗意波长以及超导体的相干波长等物理尺寸相当或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，光吸收、电磁、化学活性、催化等性质发生很大变化的效应；(2)表面效应，指纳米微粒表面原子与总原子数之比。纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。随着粒径减小，表面原子数迅速增加。由于表面原子数增加，原子配位不足及高的表面能，使得这些表面原子具有高的活性，极不稳定，使其在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟的优越性；(3)宏观量子隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。研究发现，一些宏观量，如纳米粒子的磁化强度、量子相干器件中的磁通量也具有隧道效应，称为宏观量子隧道效应。正是由于纳米材料具有上面的三大效应，才使它表现出：(1)高强度和高韧性；(2)高热膨胀系数、高比热容和低熔点；(3)异常的导电率和磁化率；(4)极强的吸波性；(5)高扩散性等令人难以置信的奇特的宏观物理特性。 自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来，一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。美国自1991年开始把纳米技术列入“政府关键技术”，我国的自然科学基金等各种项目和研究机构都把纳米材料和纳米技术列为重点研究项目。 由于纳米材料的形貌和尺寸对其性能有着重要的影响，因此，纳米材料形貌和尺寸的控制在纳米材料合成中是非常重要的。 目前制备纳米材料主要采用机械法、气相法、磁控溅射法等物理方法和溶胶—凝胶法、离子液法、溶剂热法、微乳法化学方法。但在这些方法中，机械法、气相法、磁控溅射法的生产设备及条件要求很高，生产成本高；化学方法中的离子液法和微乳法是近几年发展起来的新兴的研究领域，同时离子液离子液作为一种特殊的有机溶剂，具有粘度较大、离子传导性较高、热稳定性高、低毒、流动性好等独特的物理化学性质，但是离子液体用于纳米材料制备的技术还未成熟。 应用电化学技术制备纳米材料由于简单易行、成本低廉等特点被广泛研究与采用。与其他方法相比，电化学制备方法主要具有以下优点：1、适合用于制备的纳米晶金属、合金及复合材料的种类较多；2、电化学制备纳米材料过程中的电位可以人为控制。整个过程容易实现计算机监控，在技术上困难较小、工艺灵活，易于实验室向工业现场转变；3、常温常压操作，避免了高温在材料内部引入的热应力；4、电沉积易使沉积原子在单晶基底上外延生长，可在大面积和复杂形状的零件上获得较好的外延生长层。 电化学方法已在纳米材料的制备研究领域取得了一系列具有开拓性的研究成果。本文综述了应用电化学技术制备纳米材料的主要的几种方法及其制备原理，并对其优劣进行了比较。 2 应用电化学技术制备纳米材料的种类 2.1 电化学沉积法 与传统的纳米晶体材料制备相比，电沉积法具有以下优点：(1)晶粒尺寸在1~100 nm内；(2)
有机废气污染物处理方式
有机废气污染物种类繁多，特性各异，因此相应采用的治理方法也各不相同，常用的方法有：冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、吸附法等，国外近年来也研发出一些新的工艺技术：生物法、低温等离子法等，下面对各种治理方案作简要对比介绍。 1、冷凝回收法 此法是直接将废气导入冷凝器冷藏，经过分离的冷凝液可回收有价值的有机物。采用此法要求废气中有高浓度的有机物，一般浓度要达到几万甚至几十万ppm，此法不适用于对低浓度有机废气的处理。 2、吸收法 吸收法包含化学吸收和物理吸收，大部分有机废气适宜采用物理吸收。物理吸收要求吸收剂应与吸收组分有一定的融合性，低挥发性，洗手液饱和后经解析或精馏后重新使用。此法不适用于低浓度的废气，并且所要选择的低挥发性吸收液想要低价并且高效也不是那么的容易，于此同时二度污染问题较难解决，达不到理想的净化效果。 3、直接燃烧法 此法也可称作热氧化法，是利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧放出的热量把混合气体加热到一定温度（700~800℃），驻留一定的时间（0.3~0.5秒），再高温分解将可燃的有害物质变为无害物质。 直接燃烧法的特点：工艺简单、适用高浓度废气治理；而对于不能自燃的中低浓度尾气，一般要通过助燃剂或加热，所以消耗大（运行成本比较高，是催化燃烧法的10倍以上）；同时运行技术要求也高，不易操作与掌控。此法在国内基本上未获推广，仅有少数引进国外治理设备的厂家采用此法来处理较高浓度和温度的制罐印铁业废气，但处理过程中也会因为能耗大及运行不稳定，而难以正常运转。 4、催化燃烧法 此法是将废气加热到一定的温度（200~300℃）再利用催化床催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水，从而达到净化的目的。此法的特点：起燃温度低，能源消耗低；净化率高，且无二次污染；工艺简单，便于操作，安全性较高；装置体积小，占地面积少；设备的维修与折旧费较低。高温、中高浓度的有机
异质结纳米材料光催化性能
密级★保密期限：（涉密论文须标注） Z S T U Zhejiang Sci-Tech University 硕士学位论文 Master’s Thesis 中文论文题目: p-n型Cu2O/TiO2异质结纳米材料的结构及其光催化性能研究 英文论文题目：Structure and photocatalytic performance of p-n heterojunction Cu2O/TiO2 nanomaterals 学科专业：应用化学 作者姓名：周冬妹 指导教师：王惠钢 完成日期：2015年1月
浙江理工大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期：年月日
目录 中文摘要 ..................................................................................................................................... I Abstract .......................................................................................................................................... II 第一章前言. (1) 1.1背景 (1) 1.2文献综述 1.2.1纳米TiO2概述 (1) 1.2.2纳米Cu2O概述 (2) 1.2.3 p-n异质结用于光催化的基本原理 (2) 1.2.4p-n型Cu2O/TiO2异质结纳米材料光催化反应的研究进展 (4) 1.3本课题的选题思路及研究内容 (6) 参考文献 (7) 第二章还原法制备的Cu2O/TiO2异质结纳米颗粒及其光催化性能 (11) 2.1引言 (11) 2.2实验 (11) 2.2.1主要试剂和仪器 (11) 2.2.2实验方法和步骤 (12) 2.3实验结果与讨论 (13) 2.3.1Cu2O/TiO2颗粒的表征 (13) 2.3.1.1XRD表征 (13) 2.3.1.2XPS表征 (14) 2.3.1.3SEM与TEM表征 (15) 2.3.1.4PL表征 (17) 2.3.1.5DRS表征 (18) 2.3.2光催化性能实验 (19) 2.3.2.1光催化降解装置 (19) 2.3.2.2对亚甲基蓝的光催化降解性能 (19) 2.3.3Cu2O/TiO2复合材料中Cu2O颗粒的粒径调控 (20) 本章小结 (23)
浅谈纳米材料光催化技术研究现状
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/f65743657.html, 浅谈纳米材料光催化技术研究现状 作者：林雪牛文成 来源：《神州》2012年第29期 摘要：近年来，人们对半导体纳米光学材料的研究越来越广泛。从1972年Fujishima和Honda利用TiO2电极实验发现光解水现象开始，人们逐步开始对半导体材料进行研究。本文就纳米材料光催化技术研究现状和发展前景进行了简要介绍。 关键词：纳米材料，光催化 一、纳米材料的分类 人类对材料科学的探索与研究已有上千年的历史了，但是纳米材料作为新型材料的一种，其从发展到现在也不过二三十年的时间。1984年，德国著名学者通过现代技术将一个6nm的铁晶体压制成纳米块，并详细的分析了其内部结构的改变而引起的性能差异。发现从强度和硬度上都较普通钢铁强很多倍，并且在低温下失去传导能力，随着自身晶粒尺寸的减小，材料的熔点也会随之降低。1990年，纳米科技大会在美国第一次胜利举办，《纳米技术杂志》的正 式创刊标志着纳米科技从此正式开山立派。而我国的纳米领域的研究基本与国际发展同步，目前已具备开展纳米科技的研究条件，国家重点研究机构对相关高科技的研究步伐不断加快，部分领域已经与国际先进水平持平，这些都为实现跨越式发展提供了可能。近年来，我国通过结合国家战略需求，对纳米技术在能源、环境、资源和污水处理等领域开展深入研究，纳米材料净化机、助燃剂、固硫剂和降解剂等新型产品相继研究成功。 人们对于一门新学科——纳米材料学的研究已经有一定的进展。通常纳米材料以三种方式分类：按结构分类、按化学组分分类和按应用分类： 1、按结构分，我们通常将其分为四类：第一类是具有原子簇与原子束结构的零维纳米材料；第二类是具有纤维结构的一维纳米材料；第三类是具有层状结构的二维纳米材料；第四类是晶粒尺寸至少在一个方向上在纳米量级的单位纳米材料。 2、按化学组分，通常又有两种分类方式，一种是按材料的化学性质分类，另一种是按材料的物理性质分类。按材料化学性质，我们通常将其分为纳米金属材料，纳米晶体材料，纳米陶瓷，纳米玻璃，纳米高分子和纳米复合材料；按材料物理性质，我们可将纳米材料分为纳米半导体材料，纳米磁性材料，纳米非线性光学材料，纳米铁电体材料，纳米超导材料和纳米热电材料等等。 3、按应用，我们可将其分为纳米电子材料、纳米光催化材料、纳米生物医学材料、纳米光敏材料、纳米储能材料等等。 二、纳米光催化技术的研究现状
纳米相增强金属材料制备技术的研究进展及应用
纳米相增强金属材料制备技术的研究进展及应用 【摘要】目前纳米技术应用广泛，在高强金属材料应用方面尤为突出。本文针对现有主要几种纳米增强金属材料制备工艺方法进行概述并比较，讨论其优缺点。最后还探讨了纳米相增强制备技术未来的发展趋势和改进方向，并对纳米结构材料应用领域和前景进行展望。 【关键词】纳米增强制备方法优缺点 随着科技进步，各个领域对于相关材料的性能要求日益提高。纳米增强技术是改善材料性能的重要方法之一，其在金属材料领域尤其应用广泛。在电子、汽车、船舶、航天和冶金等行业对高性能复合材料需求迫切，选用最佳制备方法制备出性能更优良的纳米材料是当前复合材料发展的迫切要求。 1 纳米增强技术概述 纳米相增强金属材料是由纳米相分散在金属单质或合金基体中而形成的。由于纳米弥散相具有较大的表面积和强的界面相互作用，纳米相增强金属复合材料在力学、电学、热学、光学和磁学性能方面不同于一般复合材料，其强度、导电性、导热性、耐磨性能等方面均有大幅度的提高[1]。 1.1 机械合金化法 机械合金化法（MA）是一种制备纳米颗粒增强金属复合材料的有效方法。通过长时间在高能球磨机中对不同的金属粉末和纳米弥散颗粒进行球磨，粉末经磨球不断的碰撞、挤压、焊合，最后使原料达到原子级的紧密结合的状态，同时将颗粒增强相嵌入金属颗粒中。由于在球磨过程中引入了大量晶格畸变、位错、晶界等缺陷，互扩散加强，激活能降低，复合过程的热力学和动力学不同于普通的固态过程，能制备出常规条件下难以制备的新型亚稳态复合材料。 1.2 内氧化法 内氧化法（Internal oxidation）是使合金雾化粉末在高温氧化气氛中发生内氧化，使增强颗粒转化为氧化物，之后在高温氢气气氛中将氧化的金属基体还原出来形成金属基与增强颗粒的混合体，最后在一定的压力下烧结成型。因将材料进行内氧化处理，氧化物在增强颗粒处形核、长大，提高增强粒子的体积分数及材料的整体强度，这样可以提高材料的致密化程度，且可以改善相界面的结合程度，使复合材料的综合力学性能得到提高。 1.3 大塑性变形法 大塑性变形法（Severe plastic deformation）是一种独特的纳米粒子金属及金属合金材料制备工艺。较低的温度环境中，大的外部压力作用下，金属材料发
tio2光催化技术
纳米TiO2光催化剂安全环保性能研究 作者：北京化工大学徐瑞芬教授 纳米科技的发展为人类治理环境开辟了 一条行之有效的途径，我们可以合理利用 自然光资源，通过纳米TiO2半导体的光催化效应，在材料内部由吸收光激发电子，产生电子-空穴对，即光生载流子，迅速迁移到材料表面，激活材料表面吸附氧和水分，产生活性氢氧自由基（oOH）和超氧阴离子自由基（O2·－），从而转化为一种具有安全化学能的活性物质，起到矿化降解环境污染物和抑菌杀菌的作用。 纳米TiO2光催化应用技术工艺简单、成本低廉，利用自然光即可催化分解细菌和污染物，具有高催化活性、良好的化学稳定性和热稳定性、无二次污染、无刺激性、安全无毒等特点，且能长期有益于生态自然环境，是最具有开发前景的绿色环保催化剂之一。 本研究在用亚稳态氯化法合成纳米二氧化钛的技术基础上，根据光催化功能高效性的需要，进行掺杂和表面处理，制成特有的在室内自然光和黑暗区微光也能显著发挥光催化作用的纳米二氧化钛，将其作为功能粉体材料，复合到塑料、皮革、纤维、涂料等材料中，研制成无污染、无毒害的纳米TiO2光催化绿色复合材料，充分发挥抗菌、降解有机污染物、除臭、自净化的功能，这类环保型功能材料实施方便、应用性强，能实用到生活空间的多种场合，发挥其多功能效应，成为我们生活环境中起长期净化作用的环保材料。 2 纳米TiO2光催化剂对环境的净化功能研究 2．1室内环境的净化 随着建筑材料中各种添加物的使用，室内装饰材料和各种家用化学物质的使用，室内空气污染的程度越来越严重。调查表明，室内空气污染物浓度高于室外，甚至高于工业区。据有关部门测试，现代居室内空气中挥发性有机化合物高达300多种，其中对人体容易造成伤害、甚至致癌的就有20多种，极大地威胁着人类的健康生活。随着人们健康和环保意识的增强，人们对具有光催化净化室内外空气、抗菌杀毒等功能性绿色环保材料的需求日益迫切，纳米TiO2光催化剂的出现为环境净化材料的发展开辟了一片新天地，也为人们对健康环境需求的解决提供了有效的途径。
影响纳米材料光催化性能的因素
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+/H 2 O的氧化 还原势负，才能产生H 2，价带顶必须比O 2 /H 2 O(+的氧化还原势正，才能产生O 2 ,。 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。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过程。对于光催化反应来说，光生电子和空穴的分离与给体或受体发生作用才是有效的。如果没有适当的电子或空穴的捕获剂，分离的电子和空穴可能在半导体粒子内部或表面复合并放出荧光或热量。空穴捕获剂通常是光催化剂表面吸附的OH-基团或水分子，可能生成活性物种·OH，它无论是在吸附相还是在溶液相都易引发物质的氧化还原反应，是强氧化剂。光生电子的捕获剂主要是吸附于光催化剂表面上的氧，它既能够抑制电子与空穴的复合，同时也是氧化剂，可以氧化已经羟基化的反应产物。 3、晶体结构 除了对晶胞单元的主要金属氧化物的四面体或八面体单元的偶极矩的影响，晶体结构（晶系、晶胞参数等）也影响半导体的光催化活性。TiO 2 是目前认为最 好的光催化剂之一。TiO 2 主要有两种晶型—锐钛矿和金红石，两种晶型结构均可 由相互连接的TiO 6 八面体表示，两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互连接的方式不同。结构上的差异导致了两种晶型有不同的质量密度及电子能带结构。锐钛矿的质量密度略小于金红石，且带间隙（）略大于金红石（），这是其光催化活性比金红石的高。 4、晶格缺陷 根据热力学第三定律，除了在绝对零度，所有的物理系统都存在不同程度的不规则分布，实际晶体都是近似的空间点阵式结构，总有一种或几种结构上的缺陷。当有微量杂质元素掺入晶体时，也可能形成杂质置换缺陷。这些缺陷的存在
持久性有机污染物在水体中的环境化学行为
持久性有机污染物在水体中的环境化学行为一、持久性有机污染物概述 持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，简称POPs）指人类合成的能持久存在环境中，能够通过生物食物链网累积，并对人类健康产生有害影响的化学物质。持久性有机物具有环境持久性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性的特点[1]。化学品协会国际理事会（ICCA）推荐：①持久性基准：水体中半衰期>180 d，土壤和底泥中半衰期>360 d；②生物蓄积性基准：生物富集系数（BCF）>5000； ③长距离越境迁移基准：大气中半衰期>2 d（蒸气压在0.01~1 kPa）；④偏远极地地区是否存在标准：水中质量浓度>10 ng/L[2]。 2001年5月23日，在瑞典首都签署的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》（简称《公约》），分别是艾氏剂、氯丹、狄氏剂、滴滴涕、异狄氏剂、七氯、灭蚁灵、毒杀芬、六氯苯、多氯联苯、二噁英、多氯二苯并呋喃，标志着人类全面展开削减和淘汰POPs的国际合作[3]。2009年5月举行的斯德哥尔摩公约缔约方大会第四届会议决定：全氟辛基磺酸及其盐类、全氟辛基磺酰氟、商用五溴联苯醚、商用八溴联苯醚、开蓬、林丹、五氯苯、六六六、六溴联苯/醚等9类化学物质新增列入公约，标志着这些化合物也将在全球范围内被缔约方禁止生产和使用[4]。 POPs具有持久性、远距离传输性、生物蓄积性。在环境中对于正常的生物降解、光解和化学分解作用有较强抵抗能力，因此它们一旦排到环境中，可以在大气、水体、土壤和底泥等环境中长久存在，它们易于进入生物体的脂肪组织，并且积累的浓度会随着食物链的延长而升高，即生物放大作用[5]。 二、水体中的持久性有机污染物 （一）水体中持久性有机污染物的来源 水体中的持久性有机污染物的天然源较少，往往由人类活动产生，包括农药
纳米材料的制备方法与应用要点
纳米材料的制备方法与应用 贾警(11081002) 蒙小飞（11091001） 1引言 自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得。铁纳米微粒以来，由于纳米材料有明显不同于体材料和单个分子的独特性质—小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子轨道效应等，以及其在电子学、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的重要价值。引起了世界各国科学家的浓厚兴趣。几十年来，对纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究取得了丰硕的成果。纳米材料指其基本组成颗粒尺寸为纳米数量级，处于原子簇和宏观物体交接区域的粒子。颗粒直径一般为1~100nm之间。颗粒可以是晶体，亦可以是非晶体。由于纳米材料具有其特殊的物理、机械、电子、磁学、光学和化学特性，可以预见，纳米材料将成为21世纪新一轮产业革命的支柱之一。 2纳米材料的制备方法 纳米材料有很多制备方法，在此只简要介绍其中几种。 2.1溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是材料制备的是化学方法中的较为重要的一种，它提供一种再常温常压下合成无机陶瓷、玻璃、及纳米材料的新途径。溶胶-凝胶法制备纳米材料的主要步骤为选择要制备的金属化合物，然后将金属化合物在适当的溶剂中溶解，然后经过溶胶-凝胶过程而固化，在经过低温处理而得到纳米粒子。 2.2热合成法 热合成法制备纳米材料是在高温高压下、水溶液中合成，在经过分离和后续处理而得到纳米粒子，水热合成法可以制备包括金属、氧化物和复合氧化物在内的产物。主要集中在陶瓷氧化物材料的制备中。 2.3有机液相合成 有机液相合成主要采用在有机溶剂中能稳定存在金属、有机化合物及某些具有特殊性质的无机化合物为反应原料，在适当的反应条件下合成纳米材料。通常这些反应物都是对水非常敏感，在水溶剂中不能稳定存在的物质。最常用的反应方式就是在有机溶剂中进行回流制备。 2.4惰性气体冷凝法 惰性气体冷凝法是制备清洁界面的纳米粉体的主要方法之一。其主要过程是在真空蒸发室内充入低压惰性气体，然后对蒸发源采用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体。原料气体分子与惰性气体分子碰撞失去能量，凝集形成纳米尺寸的团簇，然后骤冷。该方法制备的纳米材料纯度高，工艺过程中无其它杂质污染，反应速度快，结品组织好，但技术设备要求高。 2.5反相胶束微反应器法
磁性纳米材料的制备及应用前景
磁性纳米材料的制备及应用前景 摘要：磁性纳米材料因其具有独特的性质，在现代社会中有着广泛的应用，并越来越受到人们的关注。本文主要介绍了磁性纳米材料的制备及应用前景，概述了纳米磁性材料的制备方法，如机械球磨法，水热法，微乳，液法，超声波法等，总结了纳米磁性材料在实际中的应用，并对其研究前景进行了展望。 Abstract: magnetic nanomaterials due to their unique properties, in the modern society has a wide range of applications, and people pay more and more attention. This paper mainly introduces the magnetic nanometer material preparation and application prospect of nano magnetic materials, summarized the preparation methods, such as mechanical ball milling method, hydrothermal method, microemulsion, liquid method, ultrasonic method, summarizes the nanometer magnetic materials in practical application, and the research prospect.
前言 纳米材料因其尺寸小而具有普通块状材料所不具有的特殊性质，如表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等，从而与普通块状材料相比具有较优异的物理、化学性能。磁性纳米材料由于其在高密度信息存储，分离，催化，靶向药物输送和医学检测等方面有着广泛的应用，已经受到了广泛关注。磁性复合纳米材料是以磁性纳米材料为中心核，通过键合、偶联、吸附等相互作用在其表面修饰一种或几种物质而形成的无机或有机复合材料。由于社会的发展和科学的进步，磁性纳米材料的研究和应用领域有了很大的扩展。磁性材料在信息存储、传感器和磁流体等传统学科领域有着重要的应用。随着纳米材料科学与技术的发展，纳米磁性材料的应用开发日益引起人们的关注，特别是在提高 信息存储密度、微纳米器件和生物医学领域的应用潜力巨大。目前普遍采用化学法制备铁氧体磁性纳米颗粒，具体有溶胶～凝胶法、化学共沉淀法等，而由于生物合成的磁性纳米颗粒表现出更优良的性质。 1.磁性纳米材料的特点 量子尺寸效应：材料的能级间距是和原子数N 成反比的，因此，当颗粒尺度小到一定的程度，颗粒内含有的原子数N 有限，纳米金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散，纳米半导体微粒则存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道，能隙变宽。当这能隙间距大于材料物性的热能，磁能，静电能，光子能等等时，就导致纳米粒子特性与宏观材料物性有显著不同。例如，导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体，磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关，比热亦会反常变化，光谱线会产生向短波长方向的移动，这就是量子尺寸效应的宏观表现。 小尺寸效应：当粒子尺度小到可以与光波波长，磁交换长度，磁畴壁宽度，传导电子德布罗意波长，超导态相干长度等物理特征长度相当或更小时，原有晶体周期性边界条件破坏，物性也就表现出新的效应，如从磁有序变成磁无序，磁矫顽力变化，金属熔点下降等。 宏观量子隧道效应：微观粒子具有穿越势垒的能力，称为量子隧道效应。而在马的脾脏铁蛋白纳米颗粒研究中，发现宏观磁学量如磁化强度，磁通量等也具有隧道效应，这就是宏观量子隧道效应。它限定了磁存储信息的时间极限和微电子器件的尺寸极限。 2. 磁性复合纳米材料的制备方法 2.1水热合成法 水热合成法是液相中制备纳米粒子的一种新方法。一般是在100~300摄氏度温度下和高气压环境下使无机或有机化合物与水化合，通过对加速渗透析反应和物理过程的控制，得到改进的无机物，再过滤，洗涤，干燥，从而得到高纯，超细的各类微粒子。研究发现以FeC13为铁源，AOT为表面活性剂，N2H4·H20（50%）为还原剂水热合成 Fe3O4纳米颗粒时，反应温度和时间，表面活性剂和还原剂浓度对最终产物的尺寸形貌、分散性和磁性有明显影响。还有通过调节水热反
纳米材料的制备及应用
本科毕业论文(设计) 题目：纳米材料的制备及应用 学院：物理与电子科学学院 班级： XX级XX班 姓名： XXX 指导教师： XXX 职称： 完成日期： 20XX 年 X 月 XX 日
纳米材料的制备及应用 摘要:近几年来，由于纳米材料有众多特殊性质，人们越来越关注纳米材料。科技的迅猛发展使纳米材料的制备变得更加成熟。本论文讲述纳米材料的制备，以及纳米技术在将来的应用。 关键词：纳米材料物理方法化学方法应用前景
目录 引言 (1) 1.纳米材料的物理制备方法 (1) 1.1物理粉碎法 (1) 1.2球磨法 (2) 1.3.蒸发—冷凝法 (2) 1.3.1.激光加热蒸发法 (2) 1.3.2.真空蒸发—冷凝法 (4) 1.3.3.电子束照射法 (4) 1.3.4.等离子体法 (5) 1.3.5.高频感应加热法 (5) 1.4.溅射法 (6) 2.纳米材料的化学制备方法 (7) 2.1化学沉淀法 (8) 2.2化学气相沉积法 (8) 2.3化学气相冷凝法 (10) 2.4溶胶--凝胶法 (10) 2.5水热法 (11) 3.纳米材料的其他制备方法 (12) 3.1分子束外延法 (12) 3.2静电纺丝法 (13) 4.纳米材料的应用前景 (14) 5.总结 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)
引言 纳米材料是指任一维空间尺度处于1—100nm之间的材料。它有着不同寻常的性质，如小尺寸效应可引起物理性质的突变，从而具有独特的性能；量子尺寸效应和表面与界面效应使其具有了一般大颗粒物不具备的性质，如对红外线、紫外线有很强的反射作用，应用到纺织品中有抗紫外线，隔热保温作用。纳米材料的这些特性使其在化工、物理、生物、医学方面都有非常重要的价值]1[。多年以来，通过科学家们的潜心研究，使纳米材料在其制备及其应用中得到了很大的发展。纳米材料将逐渐进入人们的日常生活，并将成为未来新工业革命的必备材料。 1.纳米材料的物理制备方法 1.1物理粉碎法 物理粉碎法就是用机械粉碎和电火花爆炸等方法得到纳米微粒]2[。此方法操作简单，成本较低，但得到的纳米微粒纯度不高，分布也不均匀。 图1. 机械粉碎法仪器图
纳米光触媒材料
新材料论文 论文题目：纳米光触媒材料的应用和发展
1、摘要 进入21世纪环境保护问题成了人们关注的热点。如何解决经济增长与保证环境无污染的社会问题，已迫在眉睫。是时，环保材料的研发和发展已成为世界各国的重要课题。 2、纳米光触媒材料定义 光触媒是以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称。这种材料在紫外线的照射下可产生游离电子及空穴，因而具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，具有极强的防污、杀菌和除臭功能。 3、纳米光触媒材料的发展历史和原理简介 光触媒就是在光参与下发生反应的催化剂。1972年，A.Fujishima 和K.Honda在n一型半导体TiO2电极上发现了水的光电催化分解作用，以此为契机，开始了多相光触媒研究的新纪元，最近以来，由于光触媒在净化气相和水中有机污染物方面的卓越表现，已成为光触媒应用的一个非常重要的领域。 二氧化钛作为一种光触媒，在光作用下能产生具有超强氧化能力的空穴/电子对，能把有机物彻底氧化为CO2和H2O，从而彻底消除污染，由于细菌和病毒也都为有机微生物，故也能将之彻底杀灭。
而本公司纳米光触媒由于其粒子在小于10nm左右，具极大的反应表面积及量子效应，氧化能力更加强大。 人们还发现，二氧化钛光触媒纳米涂层在光的作用下具超级亲水性，接触角接近为零，从而又赋予了光触媒涂层的亲水防污功能，使被涂面始终保持崭新状态，而不受污染。 光触媒就是在光的照射下(自然光,灯光),会产生类似与光合作用的光催化反应,产生出氧化能力极强的氢氧自由基和活性氧,具有很强的氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能破坏细菌的细胞膜和病毒的蛋白质,把有机污染物分解成二氧化碳和水,因而光触媒具有极强的杀菌,除臭,防霉,防污自洁等功能。氧化钛光触媒薄膜通常采用钛盐溶于乙醇溶液或溶于有机溶剂之中。用惰性气体为载体的高压喷射法，喷在经热处理后的玻璃、墙面、建材、灯罩及其他基质上形成大面积的均匀薄膜。该薄膜在阳光及紫外光的照射下产生的触媒效果。光触媒可应用于环境的净化。将氧化钛与敏化剂喷在墙壁涂料表面或喷在窗框玻璃上形成膜层，利用太阳光或室内照明光源，具有强氧化能力的氧化钛不仅可使室内污浊的空气物质分解、净化空气，尤其对医院、宾馆、候车室等空气流动性差的场所能有效杀死大肠杆菌和流感病菌。不只可以处理恶臭，而且从地板、建材、防虫剂、灭壁虫剂、福尔马林等散发出的溶剂造成的住宅综合症状群。甚至防止医院内的病毒感染、以及具有光触媒性能的照明器具、光触媒人工观叶植物、人造花、窗纸等，皆出现在市面上。连窗帘、百叶窗、壁纸、隔门、厨余用的除臭处理装
废气中有机污染物的危害及治理措施
废气中有机污染物的危害及治理措施 大气环境问题日益严峻，废气排放治理也越来越得到政府、社会各界的关注。有机废气作为工业废气的主要组成部分，对大气环境和人体影响较大，同时因其来源及成分复杂，处理难度及其所采取的处理方法也各不相同。 关键词：废气；有机污染物；危害及措施 1 废气中有机污染物危害性的特点 1.1 生物累积性 对大气中持久存在的有机污染物，没有及时的进行处理，经过日积月累的作用，会出现生物累积的特点。这些污染物，在被动植物吸收之后，会存在于动植物的体内，并且会持续积累。 1.2 持久性 大气中的许多有机污染物都会在空气中长时间的存在，难以消释。这些污染物只要长期存在，就会不停的对自然环境和人类健康产生持续不断的影响。 1.3 有毒性 废气中的许多有机污染物都是具有毒性的，包括急性毒性和慢性毒性。其中部分有机污染物还有剧毒，如多环芳烃PAHs、有机氯农药OCPs、多溴联苯醚PCBs、二噁英等，以及一些有机金属化合物（有机汞、有机锡等）等。这些有毒污染物会对自然环境和人体都产生不同程度的危害和影响，严重影响着自然环境、社会、经济和人类的可持续发展。 2 废气中有机污染物的危害 2.1 大部分的VOCs具有毒性和异味，对人的眼睛及呼吸系统具有刺激作用，累积吸收VOCs还会破坏人的神经系统，导致人体麻痹.中毒甚至死亡。许多VOCs 已被确认是致癌物，如甲醛、多环芳烃、芳香胺类等； 2.2 VOCs多半具有光化学反应性。在阳光照射下，VOCs可与大气中的碳氢化合物、NOx反应形成光化学烟雾，主要成分为臭氧、过氧乙酰硝酸酯（PAN）醛类、酮类等，造成二次污染，危害人体健康和植物生长； 2.3 部分卤代经类的V0Cs，如氣氟烃（CFCs）可进人中高空气层，在紫外线的照射下，大量消耗臭氧，破坏良氧层，削弱其对紫外线的吸收和屏蔽作用。 3 废气中有机污染物常用治理措施 3.1 活性炭吸附法 吸附是指液体或气体附着集中于固体表面的作用，一般的活性碳都能发生这种作用。根据选取的吸附材料以及吸附机理的不同，吸附法又可分成化学吸附和物理吸附。化学吸附利用的是疏水键去除有机污染物的，例如用酚醛树脂吸附剂去除邻苯二甲酸二甲酯类物质。但是化学吸附剂，更多的是运用在去除水相污染物当中，用来去除有机废气的情况比较少见，究其原因是吸附剂与气体接触时间不够长，无法进行有效的反应，导致吸附效果达不到预期。这就使得人们在实际生产中选择物理吸附材料处理有机废气，比如活性炭、沸石等。 3.2 吸收法 吸收法一般情况是指的是液体吸收法，其基本的原理是废气和吸收剂接触很充分，吸收剂对于有害物质进行吸收，再经过接吸收过程，从吸收剂中除去废气并提取吸收剂，这样就使得吸收剂能够被循环利用。目前废气处理设备中喷淋装置是使用吸收的原理進行制作的。物理吸收剂是利用的物质具备相似相容的物质