§2 几种重要的环保纳米材料
纳米材料都有哪些

纳米材料都有哪些纳米材料是指至少有一种尺寸在1-100纳米范围内的材料,它们具有特殊的物理、化学和生物学特性。
纳米材料的种类繁多,涉及到多个领域,下面将介绍一些常见的纳米材料。
首先,纳米碳材料是纳米材料中的一大类,包括纳米碳管、纳米石墨烯和纳米碳黑等。
纳米碳管是由碳原子以六角形排列成管状结构而成,具有优异的导电性和机械性能,被广泛应用于电子器件、材料增强和生物医学领域。
而石墨烯是由碳原子以二维晶格排列而成,具有超高的导热性和机械强度,被认为是未来材料领域的研究热点。
而纳米碳黑则是一种纳米级的碳颗粒,具有极大的比表面积和吸附性能,被广泛应用于橡胶、油墨和涂料等领域。
其次,纳米金属材料也是常见的纳米材料之一。
纳米金属材料具有优异的光学、电学和磁学性能,被广泛应用于催化剂、传感器和生物医学领域。
纳米银是其中的代表之一,具有优异的抗菌性能和导电性能,被广泛应用于医疗器械、食品包装和纺织品等领域。
此外,纳米铜、纳米铁和纳米铝等纳米金属材料也具有独特的性能,在能源、环境和材料领域有着重要的应用价值。
另外,纳米陶瓷材料也是纳米材料的重要组成部分。
纳米陶瓷材料具有优异的硬度、韧性和耐磨性,被广泛应用于涂层、陶瓷制品和电子器件等领域。
纳米氧化锌、纳米氧化铝和纳米二氧化硅等纳米陶瓷材料具有独特的光学、电学和热学性能,被广泛应用于光电子器件、催化剂和生物医学领域。
此外,纳米复合材料也是纳米材料的重要分类之一。
纳米复合材料是将纳米材料与传统材料进行复合而成,具有传统材料和纳米材料的优点,被广泛应用于材料增强、功能材料和高性能材料领域。
纳米纤维素复合材料、纳米碳纤维复合材料和纳米陶瓷复合材料等都是纳米复合材料的代表,具有广阔的应用前景。
综上所述,纳米材料种类繁多,涉及到碳材料、金属材料、陶瓷材料和复合材料等多个领域,具有广泛的应用前景。
随着纳米技术的不断发展,相信纳米材料将会在材料科学、能源领域、生物医学和环境保护等方面发挥越来越重要的作用。
纳米材料有哪些

纳米材料有哪些
纳米材料是指具有纳米级尺寸(一般为1-100纳米)的材料。
由于其特殊的结构和性能,纳米材料在各个领域都有广泛的应用。
下面介绍一些常见的纳米材料及其应用。
1. 纳米金属颗粒:纳米金属颗粒具有较大的比表面积和高的反应活性,可以应用于催化剂、电子器件等领域。
2. 纳米二氧化硅:纳米二氧化硅具有良好的光学性能和化学性能,可应用于纳米电子器件、生物医学、光电材料等领域。
3. 纳米氧化锌:纳米氧化锌具有高比表面积和优异的光电性能,广泛应用于太阳能电池、传感器、防晒霜等领域。
4. 纳米碳材料:包括纳米石墨烯、纳米碳管等,具有优异的导电性能、机械性能和热稳定性,被广泛应用于电池、传感器、储能材料等领域。
5. 纳米陶瓷材料:包括纳米氧化铝、纳米氮化硅等,具有高硬度、高耐磨性和热稳定性,广泛应用于耐磨材料、催化剂、陶瓷材料等领域。
6. 纳米荧光材料:具有较高的荧光效率和稳定性,被广泛应用于生物成像、荧光传感、显示技术等领域。
7. 纳米生物材料:包括纳米生物酶、纳米生物球等,具有良好的生物相容性和生物活性,可以应用于生物医学、药物传递、
组织工程等领域。
纳米材料的应用范围广泛,涵盖了电子、光电、催化、医药、能源、环境等多个领域。
纳米材料的研究和应用将对人类的生产生活产生深远的影响,为各个领域的发展带来新的机遇和挑战。
纳米材料有哪些

纳米材料有哪些纳米材料是指至少有一个尺寸在1-100纳米之间的材料,这些材料具有独特的物理、化学和生物学特性,广泛应用于材料科学、生物医学、能源和环境等领域。
纳米材料的种类繁多,下面将介绍一些常见的纳米材料及其应用。
一、纳米碳材料。
1. 石墨烯。
石墨烯是由碳原子构成的二维晶格结构,具有优异的导电性、热导性和机械性能,被广泛应用于电子器件、传感器、储能材料等领域。
2. 碳纳米管。
碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的纳米管状结构,具有优异的力学性能和导电性能,被应用于纳米电子学、纳米材料增强等领域。
3. 纳米金刚石。
纳米金刚石是由碳原子构成的立方晶格结构,具有硬度大、导热性好等特点,被广泛应用于涂层材料、生物医学材料等领域。
二、纳米金属材料。
1. 纳米银。
纳米银具有优异的抗菌性能,被广泛应用于医疗器械、纺织品等领域。
2. 纳米金。
纳米金具有优异的光学性能和催化性能,被应用于光电器件、催化剂等领域。
3. 纳米铜。
纳米铜具有优异的导电性能和力学性能,被广泛应用于电子器件、导电材料等领域。
三、纳米氧化物材料。
1. 纳米二氧化硅。
纳米二氧化硅具有优异的光学性能和表面活性,被广泛应用于光学涂料、生物医学材料等领域。
2. 纳米氧化铝。
纳米氧化铝具有优异的耐磨性和热稳定性,被应用于陶瓷材料、涂料材料等领域。
3. 纳米氧化铁。
纳米氧化铁具有优异的磁性能和生物相容性,被广泛应用于磁性材料、生物医学材料等领域。
四、纳米复合材料。
1. 纳米聚合物复合材料。
纳米聚合物复合材料是将纳米材料与聚合物基体复合而成的材料,具有优异的力学性能和导电性能,被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
2. 纳米陶瓷复合材料。
纳米陶瓷复合材料是将纳米材料与陶瓷基体复合而成的材料,具有优异的耐磨性和耐高温性能,被应用于机械制造、航空航天等领域。
以上就是关于纳米材料的介绍,纳米材料的种类繁多,每一种纳米材料都具有独特的特性和应用价值,随着科学技术的不断发展,相信纳米材料在未来会有更广阔的应用前景。
环保领域中的新型纳米材料

环保领域中的新型纳米材料新型纳米材料是近年来科技领域重要的研究方向之一,在环保领域也发挥着重要的作用。
本文将介绍新型纳米材料在环保领域中的应用,并探讨它们对环境保护、能源利用和工业生产的重大意义。
一、新型纳米材料的概念和分类新型纳米材料是指在尺寸范围在纳米(1-100纳米)级别的材料,它们比传统材料具有更高的表面积和反应活性,能够表现出许多优异的性能表现。
据材料学专家的分类,新型纳米材料可分为普通纳米材料和功能性纳米材料两类。
前者指的是普通金属、氧化物、碳纳米管等物质,后者则是指根据具体需求,设计合成出具有特定功能的纳米材料,如纳米光催化剂、纳米重金属吸附剂、纳米涂层等。
二、新型纳米材料在环保领域中的应用在环保领域中,新型纳米材料被广泛应用于空气污染治理、水处理、垃圾处理、能源利用等方面。
下面分别介绍具体的应用场景。
1. 空气污染治理空气污染已经成为全球关注的重要问题之一。
新型纳米材料在空气污染治理中具有重要的应用前景,特别是在汽车尾气净化、VOCs污染控制、氮氧化物治理等方面。
比如,纳米光催化剂能够将有机物质和有害气体转化为无害物质,从而达到净化空气的效果。
加州大学圣地亚哥分校的一项研究显示,通过在道路两侧种植催化作用的纳米颗粒植物,能将空气中的污染物质减少25%以上。
2. 水处理水是人类生存不可缺少的资源,但许多地区的水源已经被污染,新型纳米材料的应用可以提高水的处理效率和质量。
其中比较典型的应用包括纳米过滤器、纳米光催化剂等。
纳米过滤器借助纳米材料的小孔径和大表面积,能够过滤掉微小颗粒和有害物质,使水质更加纯净。
而纳米光催化剂则能够利用可见光催化分解水中的有害物质,从而达到净化水的效果。
3. 垃圾处理随着人口增加和城市化进程的加速推进,垃圾处理已成为城市管理中的重要问题之一。
新型纳米材料在垃圾分类和垃圾处理中有着重要的作用。
以最近流行的可降解塑料为例,纳米材料可以被添加到塑料中,以改善塑料的质地和降解速度。
天然纳米材料

天然纳米材料天然纳米材料是指存在于自然界中的尺寸小于100纳米的材料。
这些材料具有特殊的物理、化学和生物学特性,在各个领域具有广泛的应用潜力。
下面就几种常见的天然纳米材料进行介绍。
1. 纳米黄金:纳米黄金是指黄金颗粒的尺寸小于100纳米。
由于其特殊的光学性能,纳米黄金在生物医学、传感器和纳米电子学等领域具有广泛应用。
例如,纳米黄金可用于制备高效的抗癌药物载体和生物分子探针,还可用于纳米颗粒增强光电转化效率等。
2. 纳米二氧化硅:纳米二氧化硅是一种常见的天然纳米材料,其存在于植物、动物和微生物体内。
纳米二氧化硅具有高比表面积、良好的稳定性和生物相容性。
它可用于制备载药纳米颗粒、纳米生物传感器和高效分离纯化材料等。
3. 纳米石墨烯:纳米石墨烯是一种由碳原子构成的薄层材料,具有优异的导电性和热导性。
它在电子器件、能源储存和分离膜等领域有广泛应用。
纳米石墨烯还可以与其他材料结合,制备出具有特殊功能的复合材料。
4. 纳米蛋白质:蛋白质是生命体内重要的功能分子,具有多样性的结构和功能。
纳米蛋白质是指通过特定方法制备出的尺寸小于100纳米的蛋白质颗粒。
纳米蛋白质可用于制备生物传感器、药物递送系统和组织工程材料等。
5. 纳米硅藻土:硅藻土是一种富含二氧化硅的天然矿物质,其形状呈碎末状。
经过特殊处理,硅藻土可以制备成纳米尺寸的颗粒。
纳米硅藻土具有优异的吸附性能和孔隙结构,广泛应用于环境修复、催化剂和生物医学等领域。
这些天然纳米材料不仅具有独特的结构和特性,还具有良好的生物相容性和可持续性。
它们在纳米科技领域的应用将为我们带来更多的机遇和挑战,推动科学技术的发展。
常见的纳米材料有哪些

常见的纳米材料有哪些一、金属纳米材料。
金属纳米材料是指金属原子按照一定的结构形式组成的纳米尺度材料。
常见的金属纳米材料包括金纳米颗粒、银纳米颗粒、铜纳米颗粒等。
这些金属纳米材料具有较大的比表面积和特殊的表面等离子共振效应,因此在催化、传感、生物医药等领域具有重要应用价值。
二、碳基纳米材料。
碳基纳米材料是以碳元素为主要构成的纳米材料,包括纳米碳管、石墨烯、纳米金刚石等。
这些碳基纳米材料具有优异的导电性、导热性和力学性能,被广泛应用于电子器件、储能材料、传感器等领域。
三、氧化物纳米材料。
氧化物纳米材料是以氧化物为主要成分的纳米材料,包括二氧化钛纳米颗粒、氧化锌纳米颗粒、氧化铁纳米颗粒等。
这些氧化物纳米材料具有特殊的光学、电化学和磁学性能,被广泛应用于光催化、光电子器件、环境修复等领域。
四、量子点材料。
量子点是一种特殊的半导体纳米材料,具有优异的光学性能和电学性能。
常见的量子点材料包括CdSe量子点、CdTe量子点、PbS量子点等。
这些量子点材料在显示器件、生物成像、光伏器件等领域具有重要应用价值。
五、纳米复合材料。
纳米复合材料是将纳米材料与其他材料进行复合制备而成的材料,具有优异的综合性能。
常见的纳米复合材料包括纳米纤维复合材料、纳米复合陶瓷、纳米复合聚合物等。
这些纳米复合材料在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域具有广泛应用前景。
总的来说,常见的纳米材料包括金属纳米材料、碳基纳米材料、氧化物纳米材料、量子点材料和纳米复合材料。
这些纳米材料具有独特的性能和潜在的应用价值,将在未来的科技发展中发挥重要作用。
希望通过本文的介绍,能够让读者对常见的纳米材料有更深入的了解。
纳米材料对于环境污染物治理的综合作用
纳米材料对于环境污染物治理的综合作用随着工业化的发展和人类活动的增加,环境污染问题日益严重。
治理环境污染是当今社会关注的焦点之一。
而纳米材料则成为了一个备受瞩目的治理环境污染新材料。
纳米材料不仅具有高效、环保、可再生的特点,还可以实现对污染物的高效去除和转化,同时对环境的负面影响也较小。
因此,纳米材料的研究和应用在环境污染治理领域引起了广泛关注。
一、纳米材料的种类及其用途纳米材料是指尺寸在1-100纳米之间的物质,具有很高的比表面积和量子效应等特性。
常见的纳米材料主要包括纳米二氧化钛、纳米银、纳米二氧化硅等。
这些纳米材料的应用具有很大的优势,如环境污染治理、医疗卫生、能源和储存等方面。
对于环境污染治理,纳米材料具有广泛的应用前景。
例如,纳米银粒子可以作为抗菌剂和消毒剂应用于水处理领域,纳米二氧化钛具有光催化降解有机物的能力,纳米氧化铁则是含铁污染物的高效去除剂等等。
因此,纳米材料在治理环境污染方面具有综合作用。
二、纳米材料在水污染治理中的应用水污染问题是当前面临的严重环境问题之一。
纳米材料在水污染治理方面,被广泛应用于水污染的去除、分解、吸附等方面,具有广泛的应用前景。
其一,纳米银的应用。
纳米银是一种优秀的抗菌剂,可以杀灭细菌、病毒和其他微生物。
在水处理领域,将纳米银粒子加入水中,可以消灭水中的微生物,达到净化水的作用。
其二,纳米二氧化钛的应用。
纳米二氧化钛具有很高的光催化活性,可以利用阳光将水中的有机物质分解,并将其转化为无害的物质,在水污染治理方面具有广泛的应用前景。
其三,纳米氧化铁的应用。
纳米氧化铁具有较高的吸附能力,可以对重金属离子、有机物等进行吸附去除。
在处理含铁污染物的水体方面,纳米氧化铁是一种高效的去除剂。
三、纳米材料在空气污染治理中的应用空气污染是当前环境污染中不可忽视的问题之一。
纳米材料在空气污染治理方面,也得到了广泛的应用。
其一,纳米银的应用。
纳米银可以将甲醛等空气污染物转化为无害的物质,同时纳米银粒子的高比表面积还可以增加反应的速度和反应效果。
功能纳米材料及环境保护
预测功能纳米材料在环境保护领 域的技术创新趋势,如高效治理 、资源利用和能源转化等方面的
应用前景。
市场规模
分析功能纳米材料产业的市场规模 和发展趋势,包括产业链上下游企 业、竞争格局和市场需求等方面的 变化。
政策支持
探讨政府对功能纳米材料产业的政 策支持力度,包括资金扶持、税收 优惠和研发资助等方面的政策措施 。
制备与表征实例分析
实例一
采用溶胶凝胶法制备二氧化钛纳米材料,通过SEM和TEM表征其形貌和结构,证 实其为锐钛矿型二氧化钛,具有优异的光催化性能。
实例二
利用化学气相沉积法制备碳纳米管,通过SEM、TEM和拉曼光谱等手段表征其形 貌、结构和电子性质,探讨其在场发射显示器和太阳能电池等领域的应用潜力。
。
实际应用案例分享
纳米零价铁在重金属污水处理中应用
01
纳米零价铁具有高反应活性和吸附能力,可有效去除污水中的
重金属离子,如铅、汞等,降低其毒性。
二氧化钛纳米管在有机污水处理中应用
02
二氧化钛纳米管具有优异的光催化物,如染料、农药等,实现无害化处理。
石墨烯基纳米材料在污水处理中应用
纳米材料吸附作用
利用纳米材料的高比表面积和吸附性能,吸附土壤中的污染物, 降低其毒性和浓度。
纳米材料催化降解作用
利用纳米材料的催化性能,加速土壤中污染物的降解和转化,降低 其危害程度。
纳米材料改良土壤作用
利用纳米材料的生物活性和改良性能,改善土壤理化性质和生物活 性,提高土壤肥力和农作物产量。
典型案例剖析
03
石墨烯基纳米材料具有高导电性和大比表面积,可加速电子传
递和污染物吸附过程,提高污水处理效率。
04
纳米环保材料
纳米环保材料纳米技术是21世纪的新兴技术之一,它的应用领域非常广泛,其中之一就是环保材料领域。
纳米环保材料是指利用纳米技术制备的具有环保特性的材料,它们在环境保护和资源利用方面具有重要的意义。
本文将介绍纳米环保材料的种类、特点以及应用前景。
首先,纳米环保材料可以分为纳米吸附材料、纳米催化材料和纳米功能材料三大类。
纳米吸附材料是利用纳米材料的高比表面积和丰富的表面活性位点来吸附和去除废水中的有害物质,如重金属离子、有机污染物等。
纳米催化材料则是利用纳米材料的优异催化性能来降解废气中的有害气体,如二氧化硫、氮氧化物等。
而纳米功能材料则是利用纳米材料的特殊结构和性能来制备具有特定功能的环保材料,如防水、防污染材料等。
其次,纳米环保材料具有许多独特的特点。
首先,纳米环保材料具有高比表面积,这使得它们能够更有效地吸附废水中的有害物质,提高吸附效率。
其次,纳米环保材料具有优异的催化性能,能够高效降解废气中的有害气体,减少环境污染。
此外,纳米环保材料还具有良好的稳定性和再生性,能够多次使用,降低了环保材料的使用成本。
最后,纳米环保材料具有多功能性,能够同时去除废水中的多种有害物质,或者同时降解废气中的多种有害气体,提高了环保效果。
最后,纳米环保材料在环保领域具有广阔的应用前景。
在水处理领域,纳米吸附材料可以用于废水处理和饮用水净化,纳米催化材料可以用于废水中有机物的降解。
在大气治理领域,纳米催化材料可以用于汽车尾气的净化,纳米功能材料可以用于建筑材料的防污染。
此外,纳米环保材料还可以应用于土壤修复、垃圾处理等环保领域,为环境保护提供了新的途径和手段。
综上所述,纳米环保材料具有重要的环保意义,其种类多样,特点独特,应用前景广阔。
随着纳米技术的不断发展和应用,相信纳米环保材料将会在环保领域发挥越来越重要的作用,为人类创造一个更清洁、更美好的环境。
最新纳米材料纳米材料在环保中的应用ppt课件
各种结构的碳
二、碳纳米管储氢材料
对各种物理吸附剂的实验测定表明:最 好的储氢吸附剂是碳基材料。碳吸附材料对 于少量的气体杂质不敏感,且可重复使用, 理论寿命是无限的。
碳基储氢材料的要求:
储氢密度高、高比表面积和低温吸附。
因为从吸附机理看,在超临界条件下,气体在固 体表面上只能发生单分子层吸附。
实验结果表明:只有孔宽度小于1.5nm的孔才是有 效的储存空间。具有商用价值的吸附储氢材料是高比表 面积的超级活性炭和活性碳纤维,它们具有丰富的微孔 。从这个角度看,超级活性炭也是碳纳米材料。
有代表性的光催化剂:TiO2 、ZnO、ZnS、CdS、 PbS、Fe2O3、WO3等。
为什么纳米Ti O2是研究
中采用最广泛的光催化剂?
7.1.2 纳米材料在空气净化中的应用
污染物一般来自6个方面:空气污染、水污染、固 体污染、放射性污染、噪声污染、热污染
光催化技术是解决日益严重的水、空气和土壤等环境污染的一 条新途径,由于具有较小的颗粒尺寸,而且微粒表面形态随着 粒径的减小,表面光滑程度变差,形成凹凸不平的原子台阶, 从而起到下面三方面的作用: 1) 提高反应速度,增加反应率; 2)决定反应路径,良好的选择性;3)降低反应温度。
活性炭微孔对于氢分子的吸附作用可用两个相对 的石墨微晶表面形成的狭缝模型表示。在稳定状态下, 气体分子只能停留在势阱最深处。因此,在固体表面上 只能有一层吸附分子。这意味着吸附量与比表面积成正 比,所以储氢吸附剂必须具有高比表面积。作为物理吸 附,饱和吸附量是温度的函数。由于气体分子的动能随 温度降低而成指数规律地下降,所以饱和吸附量呈指数 规律上升。这就是采用低温吸附的原因。
7.1.1 纳米粒子的光催化原理
什么是半导体材料 的光催化?
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§2 几种重要的环保纳米材料2.1 纳米TiO22.1.1 在治理有机污染物方面的应用纳米TiO2光催化剂能有效地降解有机污染物,其机理就是通过催化剂表面产生的强氧化性的自由基致使有机物氧化分解.最终使之矿化。
因这种氧化作用无选择性,且有较高的分解效率,所以环境中的多种有机污染物均可被氧化分解而消除。
2.1.1.1 卤代有机化合物卤代有机化合物包括卤代脂肪烃、卤代芳香烃和卤代脂肪酸等。
这类物质在美国和欧共体公布的环境优先污染物黑名单中占有相当大的比例。
由于其种类繁多、应用广泛、对人类和其他生物毒性较强、对自然环境污染严重,因而研究其催化降解条件、机理及治理方法均具有重要的现实意义。
Willie和Prudent等人分别用普通TiO2粉末进行了卤代脂肪烃、卤代有机酸和卤代芳烃的光催化降解实验研究,并详尽探讨了光催化降解机理。
1992年,李田等人对饮用水中9种卤代有机物进行了光催化降解的实际和模拟研究,并得到了9种卤代有机物的光催化降解半衰期,结果表明饮用水中多种有机物被同时去除,水质得以全面改善。
2.1.1.2 染料农药分为除草剂和杀虫剂,大都是有机磷、有机氯及含氮化合物。
它们在大气、土壤和水体中停留时间长,危害范围广,且难以降解,故其在自然界的环境化学行为深受人们的关注。
1999年,郑巍等人研究了由CMC—Na附载普通TiO2光催化降解农药的过程,降解率达50%以上,降解速率符合一级动力学方程,并探讨了以自然光为光源催化降解咪呀胺的可行性。
1996年,陈士夫等人以四异丙醇钛为原料,用S—R法制备的TiO2,胶体,经烧结后生成的粉末附载于玻璃纤维.对有机磷农药进行了光催化降解研究。
结果表明,浓度较低的有机磷农药在375W中压汞灯照射下短时间内被完全分解为磷酸根,效果显著。
光催化分解农药的优点是它不会产生毒性更高的中间产物,这是其他方法所无法相比的。
2.1.1.4 表面活性剂表面活性剂在工农业和人们生活中有着广泛的应用,已对水环境造成严重污染。
由于其影响废水的生化处理.且进入人体后能加快肝脏合成胆固醇的速度,所以如何去除水体中的表面活性剂已引起人们的重视。
目前去除水体中表面活性剂的主要方法有泡沫分离法、絮凝分离法和吸附法等,但这些方法对低浓度表面活性剂废水的处理效果不能令人满意。
而采用纳米TiO2光催化分解表面活性剂的研究已为人们所关注,并对一些表面活性剂光解处理取得了较好的效果。
2.1.1.5 其他有机化合物对于酚类、多环芳烃、杂环及含氮化合物的光催化降解,也进行过相关的研究。
Oliveira等人对苯酚的光催化机理进行了深入地研究,并提出了光催化氧化模式。
2000年,王晓平等人曾用自制的纳米TiO2粉末对苯酚进行了光解研究,效果较为显著。
对于多环芳烃及杂环芳烃等因其结构比较复杂,产物种类多,对其光解机理还不很清楚,有待于进一步研究。
2.1.2 在环境净化方面的应用纳米TiO2粒子在紫外光照射下产生载流子(电子、空穴对),空穴能分解周围的水产生活性羟基自由基-OH,电子能使空气中的氧还原成活性氧离子,因而显示出极强的氧化能力。
油污、细菌、恶臭分子等被吸附在纳米TiO2,粒子的表面而分解成CO2和H20等无害物质。
因此纳米TiO2在环境净化方面有着广泛的应用。
日本在这一领域的开发研究起步较早,东京大学的藤岛昭教授等人在1993年就提出了将TiO2光催化剂应用于环境净化的建议,外加20世纪90年代日本实施了净化空气的恶臭管理法,当时在日本掀起了大气净化、除臭、防污、抗菌、防霉和开发无机抗菌剂的所谓“光净化革命”的热潮,TiO2光催化剂的应用开发研究受到广泛的重视。
此后一些环境净化产品相继问世,如在空气净化方面:室内用产品有抗菌瓷砖、抗菌卫生陶瓷、除臭照明灯具、防污除臭日光灯、除臭杀菌空气清净器、除臭板、除臭纸和布等;室外用产品有NO除去板、防污顶棚、防污隧道照明装置。
水质净化方面的产品有泄漏油处理用的油分离玻璃珠、地下水及下水道污水处理用的有机氯化物催化剂以及防水生生物附着用的玻璃纤维布等。
近年来,我国也开始将纳米TiO2光催化剂应用于环境净化方面的研究,有些产品已经面世.相信几年后我国将在这一领域取得显著成就。
2.2 纳米级稀土钙钛矿复合氧化物2.2.1 治理大气污染随着人们生活水平的提高,交通工具越来越发达,汽车拥有量越来越多,汽车所排放的尾气已成为污染大气环境的主要来源之一。
汽车尾气的治理已成为各国政府亟待解决的难题。
实验研究发现,纳米级稀士钙钛矿型复合氧化物AB03对汽车尾气所排放的CO、NO和HC具有良好的催化转化作用。
把它作为活性组份负载于蜂窝状堇青石载体上制成的汽车尾气催化剂三元催化效果较好,价格便宜,可以替代昂贵的贵金属催化剂。
近年来,很多稀土钙钛矿型复合氧化物已经投放市场应用于汽车尾气的治理。
2.2.2 纳米级SrFeO3-X——可治理有害废水稀土钙钛矿型复合氧化物ABO3作为催化剂一般用于有害气体的治理,但用于有机污染物的催化降解的报道较少。
2000年,天津大学的王俊珍等人采用柠檬酸络合紫外灯照射成溶胶,然后真空干燥和培烧制备了颗粒在2O~3Onm的SrFeO3-x,用其对染料废水进行催化降解。
实验发现,纳米级SrFeO3-x悬浮体系可使各种不同水溶性染料溶液降解脱色。
染料的脱色并非催化吸附所致,而是发生了催化降解。
2.3 天然纳米材料膨润土环境保护是当今生态环境首要课题。
天然纳米材料——膨润土在环境保护中应用在国外已相当广泛。
膨润土可作为有害物质吸附剂,浑浊水的澄清剂,放射性废料和有毒物料的密封剂,被污染水的防水剂、污水处理剂、洗涤助剂等,但我国开发研究应用的较少。
2.3.1 在废料处理方面的应用2.3.1.1 用天然钠基膨润土做垃圾填埋场的防渗层国外用膨润土毯(板)、粉做垃圾填埋场防渗层的很多,尤其是德国、韩国、日本,美国用的更多,我国也已开始使用。
因膨润土具有高度的水密实性和自我修补、复原功能,在理论上是接近完美的防渗材料。
2002年,世界足球杯的赛场就在一个特大的垃圾填埋场上建成,其上下四周全部用膨润土毯做防渗层。
而韩国16年前所建的填埋场所用防渗材料与我国以前建的填埋场一样,防渗材料的耐久性差,有的严重污染地下水。
要修复这些防渗层,杜绝渗漏,需花原造价5倍的代价。
2.3.1.2 用膨润土进行核废料处理和消毒防护国内外都有将核电站等放射性废料用膨润土稠浆包裹后装入容器深埋地下的做法,效果较好;国外用膨润土制备毒剂防护的消毒急救包,有广泛的用途。
2.3.2 在废水、废油处理中的应用2.3.2.1 膨润土在处理煤气洗涤废水中的应用用膨润土处理印染废水、蠖气洗涤废水、味精厂等废水、废物,去除率达99.5%。
有的在处理废水后再把回收物做成饲料添加剂。
2.3.2.2用膨润土作动物垫圈料,处理废水、臭气,膨润土能使动物粪便容易分散、清理。
国内大城市的需求量也有所提高,由于圈养动物场和屠宰场、水产加工场产生的污水、臭气对环境有害,可在这些场所撒膨润土,回收高效肥料,有一举两得之功效。
2.3.2.3 用膨润土处理、吸附废油用膨润土处理快餐的煎炸废油、油污十分有效。
膨润土是很好的吸附剂,用膨润土吸附电力行业绝缘油在国外很盛行;海上油船泄漏的油浮在海面上,国外是在其上撒吸附剂后结块清除。
2.3.2.4 用膨润土做洗涤用品用膨润土洗涤羊毛等在古罗马、古埃及公元前3000年已开始,现代洗涤剂掺入一定量的膨润土,可增加其洗洁力度。
2.3.3 在废气处理中的应用2.3.3.1 用膨润土处理有害气体国外用膨润土制成汽车排气管、过滤器,主要是充分利用膨润土的吸附性。
2.3.3.2 用膨润土制作卷烟复合过滤剂用膨润土代替活性炭可降低卷烟中含有的焦油、自由基、尼古丁等对人体的危害。
2.3.4 膨润土在软水剂、澄清剂中的应用2.3.4.1 在水库上游撒膨润土可使水库不洁物质絮凝沉入库底经生物净化加以处理,同时也可使水库漏水得到根治。
因为膨润土能修复库底裂缝。
2.3.4.2 膨润土可使果汁、糖汁澄清。
2.3.4.3 膨润土可使硬水软化。
2.3.5 膨润土做防渗材料可抵御海水对淡水、土地的盐化2.4 聚氨酯材料2.4.1 绿色溶剂型胶粘剂绿色溶剂即无毒或可以生物分解的溶剂(如丙酮、双戊烯、乳酸乙酯、乙醇等)。
美国Morton公司开发的以聚醚多元醇为基础的HAS系列胶粘剂即为以乙醇为主溶剂的混合溶剂型(绿色溶剂)胶粘剂。
2.4.2 可降解型聚氨酯聚氨酯性质稳定,不能在自然环境中较快降解,从而造成环境污染,因此研究开发可降解聚氨酯势在必行。
纤维素、木质素是可再生资源,具有完全生物降解性,故可以用于合成可降解聚氨酯。
以木质素为原料制备聚氨酯,关键在于提高木质素与异氰酸酯之间的反应程度,而提高木质素在聚氨酯中的反应活性,主要在如何提高醇羟基的数量.用甲醛或环氧丙烷等对木质素进行改性,用改性木质素合成聚氨酯可以制得性能良好的聚氨酯,同时也降低了聚氨酯的生产成本。
有研究表明:直接用树皮作为羟基组分可以制得刚性很强的聚氨酯泡沫,并且省去了复杂的提取工艺,此外,也可使用合成聚酯多元醇制备可降解聚氨酯。
2.5 银系抗菌剂银系抗菌剂主要用于陶瓷、搪瓷面釉中,烧成后使其保持抗菌性能,既可以喷涂到日用陶瓷,建筑卫生陶瓷釉面上,又可以用膜液镀于陶瓷、玻璃制品。
银系抗菌剂的抗菌机理目前有两种理论:其一足微量的银离子进入菌体内部,破坏了微生物细胞的呼吸系统,引起酸的破坏(或氨基酸等的变形、损坏);其二是由于银离子的催化作用,将氧气或水中的溶解氧变成了活性氧,这种活性氧具有抗菌作用。