纳米光催化技术
纳米材料光催化原理的应用
纳米材料光催化原理的应用1. 引言纳米材料光催化原理是一种利用纳米材料对光的吸收和转化能力进行催化反应的技术。
随着纳米科学和纳米技术的快速发展，纳米材料光催化在环境治理、能源转换等领域展现出巨大的应用潜力。
2. 纳米材料光催化原理纳米材料具有特殊的光物理和光化学特性，使其对光的吸收和转化能力得到了极大的提高。
常见的纳米材料包括纳米粒子、二维材料、量子点等。
纳米材料的光催化原理主要包括以下几个方面：2.1 表面等离子体共振效应纳米材料表面的等离子体共振效应是纳米材料光催化的重要原理之一。
当纳米材料吸收光能时，表面的电荷会集中，形成强烈的电磁场，促使催化反应的发生。
这种效应可以显著增强纳米材料的光吸收能力和光催化活性。
2.2 光催化剂的能带结构调控纳米材料的能带结构对其光催化性能有重要影响。
通过调控纳米材料的能带结构，可以改变其光吸收和电子传输等性质，从而提高光催化的效率。
常用的方法包括掺杂、组合和结构调控等。
2.3 光生电子-空穴对的产生和利用纳米材料光催化反应的基本过程是光生电子-空穴对的产生和利用。
在光照条件下，纳米材料吸收光能并产生电子-空穴对，电子和空穴参与催化反应。
这些电子-空穴对可以有效地参与氧化还原反应、自由基的产生和抑制等过程，进而实现催化效果。
3. 纳米材料光催化的应用纳米材料光催化具有广泛的应用前景，在环境治理、能源转换和有机合成等领域都有重要的应用价值。
3.1 环境治理纳米材料光催化在环境治理领域具有重要的应用价值。
通过光催化反应，纳米材料可以将有害物质转化为无害物质。
例如，纳米二氧化钛催化剂可以将有机污染物和有害气体分解为CO2和H2O，从而实现有害物质的去除和净化。
3.2 能源转换纳米材料光催化在能源转换领域也有重要的应用。
通过光催化反应，纳米材料可以将太阳光转化为电能或燃料。
例如，纳米量子点可以将太阳光转化为电能，用于太阳能电池的制备。
纳米金属络合物也可以将光能转化为燃料，用于光催化水分解制氢。
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。
纳米二氧化钛光催化作用在建筑外墙中的应用研究
纳米二氧化钛光催化作用在建筑外墙中的应用研究随着人们生活水平的提高，对于建筑物的要求也越来越高。
除了外观美观、内部舒适之外，建筑物的环保性能也成为了人们关注的焦点。
近年来，纳米二氧化钛光催化技术在建筑外墙中的应用越来越广泛，它不仅可以有效地净化空气，还可以降低能耗，让我们的生活环境更加美好。
那么，纳米二氧化钛光催化技术究竟有什么神奇的作用呢？接下来，就让我们一起揭开它的神秘面纱吧！我们来了解一下纳米二氧化钛。
纳米二氧化钛是一种非常小的颗粒，其直径只有几纳米到几十纳米不等。
由于其特殊的结构和性质，纳米二氧化钛具有很强的光催化作用。
当紫外线照射到纳米二氧化钛表面时，它可以迅速地将太阳能转化为化学能，从而产生大量的羟基自由基(·OH)。
这些羟基自由基具有很强的氧化还原能力，可以有效地分解空气中的有害物质，如甲醛、苯等挥发性有机物(VOC)。
那么，纳米二氧化钛光催化技术在建筑外墙中的应用又是怎样的呢？其实，这种技术主要有两种形式：一种是将纳米二氧化钛作为涂层涂在建筑外墙表面；另一种是将纳米二氧化钛与其他材料复合在一起，形成一种新型的建筑材料。
下面，我们就分别来看看这两种形式的应用。
1. 将纳米二氧化钛作为涂层涂在建筑外墙表面这种方法的优点是操作简单，成本较低。
只需要在建筑外墙表面涂上一层纳米二氧化钛涂层，就可以实现净化空气的目的。
这种方法的效果也是有限的，因为涂层本身也会消耗一定的能量。
不过，随着科技的发展，这种方法的应用范围将会越来越广泛。
2. 将纳米二氧化钛与其他材料复合在一起，形成一种新型的建筑材料这种方法的优点是效果更好，使用寿命更长。
通过将纳米二氧化钛与其他材料(如水泥、砖石等)复合在一起，可以形成一种具有良好光催化性能的新型建筑材料。
这种建筑材料既可以保证建筑物的美观度，又可以实现净化空气的目的。
而且，由于纳米二氧化钛具有很好的耐候性和抗老化性能，这种新型建筑材料的使用寿命也将得到很大的延长。
纳米材料在光催化中的应用及机制研究
纳米材料在光催化中的应用及机制研究引言：纳米材料作为一种新兴材料，具有独特的光电性能和表面活性，正越来越多地被应用于光催化领域。
光催化是一种通过光照射来促进化学反应的过程，其在环境净化、能源转化和有机合成等方面具有潜在的应用前景。
本文将重点探讨纳米材料在光催化中的应用及机制研究进展。
一、纳米材料在光催化中的应用1. 环境净化纳米材料能够通过光催化反应将有害气体和有机污染物转化为无害物质。
以二氧化钛纳米颗粒为例，其能够吸收紫外光，并形成活性氧和自由载流子，从而降解有机污染物和杀灭细菌。
此外，银基纳米材料也被广泛应用于光催化消毒领域，对细菌和病毒具有高效杀灭作用。
2. 能源转化纳米材料在太阳能转化和光电化学领域具有重要应用。
通过将纳米材料嵌入光敏化剂，并利用光催化反应将太阳光转化为电能，这为太阳能电池的制备提供了新思路。
此外，一些金属纳米结构材料如金、银和铜等也能够作为催化剂，促进光解水反应，产生氢气作为清洁能源的储存和利用。
3. 有机合成纳米材料在有机合成反应中也展现出独特的催化性能。
以金纳米颗粒为例，其表面的局域电场能够促进氢化反应和烯烃的异构化反应，提高有机合成的效率和选择性。
此外，纳米材料也可以作为载体负载催化剂，提供更大的表面积和活性位点，从而增强有机合成反应的催化效果。
二、纳米材料在光催化中的机制研究1. 光吸收纳米材料因其特殊的尺寸效应和量子限域效应，能够吸收特定波长的光，并将其转化为电子能量。
纳米材料的窄带隙和大比表面积使其具有优异的光吸收能力，从而提高光催化反应的效率。
2. 电子转移光照射后，纳米材料表面吸收到的光能会产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对可以在纳米材料表面发生电子转移和氧化还原反应，促进反应物的活化和转化。
例如，二氧化钛纳米颗粒会将吸收到的光能转化为电子能量，并促进氧化还原反应。
3. 活性位点纳米材料通常拥有大量的活性位点，这些位点能够提供更多的反应表面，促进光催化反应的发生。
新型纳米光催化剂
新型纳米光催化剂新型纳米光催化剂在环境保护和能源领域中起着重要的作用。
本文将探讨新型纳米光催化剂的特点、应用以及未来发展前景。
一、新型纳米光催化剂的特点新型纳米光催化剂是一种结构精细、粒径控制在纳米级别的催化剂。
相比传统催化剂，新型纳米光催化剂具有以下特点：1.1 高催化活性：由于其纳米级别的结构，新型纳米光催化剂具有更大的比表面积，能够提供更多的活性位点，从而提高催化活性。
1.2 易于回收利用：新型纳米光催化剂通常具有良好的磁性或光敏性，可以通过外部磁场或光照的方式进行控制，从而实现催化剂的回收利用，降低生产成本。
1.3 可调控性强：通过控制纳米光催化剂的组分和结构，可以调节其催化性能，使其适用于不同的反应体系。
2.1 环境污染治理：新型纳米光催化剂可以应用于废水处理、大气污染物净化等领域。
例如，通过使用纳米光催化剂可以有效降解废水中的有机污染物，将其转化为无害的物质。
2.2 能源转化与储存：新型纳米光催化剂可以应用于光电催化水分解、光催化CO2还原等领域，实现可持续能源的转化与储存。
2.3 医药领域：新型纳米光催化剂在医药领域中也有广泛的应用。
例如，可以利用其光敏性质实现靶向治疗，提高药物的治疗效果。
三、新型纳米光催化剂的未来发展前景新型纳米光催化剂具有广阔的应用前景。
随着科技的不断进步，新型纳米光催化剂在以下几个方面有望得到进一步发展：3.1 结构设计：通过精确控制纳米光催化剂的结构，可以实现催化剂的高效分散和稳定性，提高其催化活性和选择性。
3.2 多功能性：研究人员正在努力开发具有多功能性的新型纳米光催化剂，以满足不同领域的需求。
3.3 纳米光催化剂与其他技术的结合：将新型纳米光催化剂与其他技术（如人工智能、生物技术）相结合，可以发展出更加高效、智能的催化系统。
3.4 催化机理研究：对新型纳米光催化剂的催化机理进行深入研究，可以为其性能的优化和应用的拓展提供理论指导。
总结起来，新型纳米光催化剂在环境保护和能源领域中具有巨大的潜力。
纳米材料在光催化领域的应用研究进展
纳米材料在光催化领域的应用研究进展引言：光催化技术是一种将光能转化为化学能的方法，具有环境友好、高效能和可持续发展等特点。
随着纳米材料技术的快速发展，纳米材料在光催化领域的应用引起了广泛的关注。
本文将回顾近年来纳米材料在光催化领域的应用研究进展，总结其优点和挑战，并展望未来的发展方向。
一、纳米材料的种类及其应用纳米材料是指具有在纳米尺度（一般认为小于100纳米）上特殊性质的材料。
在光催化领域中，常用的纳米材料包括金属纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒和复合纳米材料等。
1. 金属纳米颗粒金属纳米颗粒由于其表面等离子共振现象以及局域表面等离子体共振效应，具有优异的光催化性能。
例如，纳米银颗粒在可见光下表现出良好的光催化活性，可用于有机污染物降解、水分解产氢等方面的应用。
2. 二氧化钛纳米颗粒二氧化钛是一种重要的半导体材料，其纳米颗粒具有高比表面积和光吸收性能，因此在光催化领域具有广泛的应用。
研究表明，二氧化钛纳米颗粒在紫外光照射下可以光解水制氢，还可以用于有机污染物的光催化降解、空气净化和自清洁材料等方面。
3. 复合纳米材料复合纳米材料由两种或多种不同的纳米材料通过特定的方法组装而成，将各种纳米材料的特点相结合，以实现更好的光催化性能。
例如，将金属纳米颗粒与二氧化钛纳米颗粒复合可有效提高光催化活性，广泛用于有机污染物降解等领域。
二、纳米材料在光催化领域的优点纳米材料在光催化领域具有许多优点，这些优点使其成为理想的光催化剂。
1. 高比表面积纳米材料的特点之一是其比表面积大大增加。
由于其纳米尺度的特殊结构，纳米材料具有更多的表面活性位点，使光催化反应更易进行。
2. 增加光吸收能力纳米材料由于其小粒径的特性，能够表现出更好的光吸收能力。
这使得纳米材料在可见光下具有较高的光催化活性，相对于传统的光催化材料具有更广泛的应用前景。
3. 提高光催化效率由于纳米材料的特殊性质，比如电子和能量传输的方便性，纳米材料能够提高光催化反应的效率。
《2024年光催化纳米材料在环境保护中的应用》范文
《光催化纳米材料在环境保护中的应用》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，环境保护已成为全球关注的焦点。
光催化纳米材料作为一种新型的环境治理技术，因其高效、环保、可持续等优点，在环境保护领域得到了广泛的应用。
本文将重点探讨光催化纳米材料在环境保护中的应用，包括其工作原理、应用领域及未来发展趋势。
二、光催化纳米材料的工作原理光催化纳米材料是一种利用光能驱动的催化剂，其工作原理主要基于光吸收、电子传递和表面反应等过程。
当光催化材料受到光照时，其表面会产生激发态的电子和空穴，这些激发态的粒子具有极强的氧化还原能力，可以与吸附在材料表面的污染物发生反应，将其分解为无害的物质。
此外，光催化纳米材料还可以通过光敏化、表面修饰等方法提高其催化性能。
三、光催化纳米材料在环境保护中的应用1. 水处理领域光催化纳米材料在水处理领域具有广泛的应用。
通过将光催化纳米材料投入水中，可以利用太阳光或人工光源激发材料表面的电子和空穴，从而降解水中的有机污染物、重金属离子等。
此外，光催化纳米材料还可以用于净化废水、消毒、除臭等方面。
2. 空气净化领域光催化纳米材料在空气净化领域也具有显著的应用。
通过将光催化纳米材料应用于室内外空气净化器、车载空气净化器等产品中，可以有效地去除空气中的有害气体、细菌、病毒等污染物。
此外，光催化纳米材料还可以提高空气质量监测的准确性。
3. 土壤修复领域光催化纳米材料在土壤修复领域也具有潜在的应用价值。
通过将光催化纳米材料与土壤中的污染物发生反应，可以有效地降低土壤中的有害物质含量，提高土壤质量。
此外，光催化纳米材料还可以与其他修复技术相结合，如生物修复、物理修复等，提高土壤修复效果。
四、光催化纳米材料的优势与挑战优势：（1）高效性：光催化纳米材料具有较高的催化活性，可以快速地降解污染物。
（2）环保性：光催化纳米材料在降解污染物的过程中不产生二次污染。
（3）可持续性：光催化纳米材料具有较长的使用寿命，可以重复使用。
纳米光催化技术在大气污染治理中的应用
纳米光催化技术在大气污染治理中的应用纳米光催化技术在大气污染治理中的应用近年来，随着工业化和城市化的快速发展，大气污染已经成为全球范围内的一大环境问题。
大气污染不仅对人类健康造成威胁，还对生态系统和环境稳定性产生了严重的影响。
因此，寻找高效、经济的污染治理技术成为迫切需要的任务之一。
纳米光催化技术由于其卓越的光催化性能，近年来被广泛应用于大气污染治理中。
纳米光催化技术是一种利用纳米材料的催化作用和光照的双重力量来促进化学反应的方法。
其基本原理是通过光照激发纳米材料上的电子，使其具有高度的活性，从而加速污染物的分解和降解。
这种技术不仅具有高效、迅速的反应速度，还能在非常温和的条件下进行，减少能源消耗和环境污染。
纳米光催化技术在大气污染治理中的应用主要包括光催化降解有机污染物和光催化净化空气两个方面。
首先是光催化降解有机污染物。
有机污染物是大气中主要的污染源之一，包括挥发性有机化合物（VOCs）、氮氧化物（NOx）和含硫化合物等。
纳米光催化技术可以利用纳米材料上的光催化剂，在光照的作用下将有机污染物分解为无害的物质。
研究表明，纳米光催化技术对于降解有机污染物具有高度的效率和选择性，能够有效地减少大气中有机污染物的浓度，改善空气质量。
其次是光催化净化空气。
大气污染中的细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）是导致空气污染的主要元凶。
纳米光催化技术可以利用纳米材料的催化活性，在光照的作用下将PM2.5和O3分解为无害的物质。
研究表明，纳米光催化技术对于净化空气具有显著的效果，能够降低PM2.5和O3的浓度，改善空气质量，保护人们的健康。
纳米光催化技术在大气污染治理中的应用还面临一些挑战。
首先，纳米材料的制备和使用成本较高，限制了其大规模应用的可能性。
其次，纳米材料的稳定性和寿命问题也亟待解决。
如果纳米光催化剂的活性随时间的推移而降低，将不利于其长期稳定的应用。
此外，纳米光催化技术对于不同污染物的降解效率存在差异，需要对不同环境条件进行合理调控和优化。
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第四部分
纳米光催化技术的实际应用
光催化的理论研究极大推动了光催化空气污染控制技术的发展 及应用，目前纳米光催化技术在气相体系的反应器构建、催化 剂固载、大型净化工程方面的专利申请及应用案例越来越多，
具有潜在优势及市场前景。
纳米光催化技术的实际应用
纳米 TiO2光催化剂可以有效地 催化降解常见的空气污染物，包 括氮氧化物、含硫化合物和有机 污染物等，因此 TiO2光催化技 术在空气净化领域有着广阔的应 用前景。
国内对于纳米半导体光催化的研究和应用起步较晚，但是进展迅速。 Zhang 等发现纳米 TiO2硅藻土复合材料能够高效的降解空气中的甲 醛，展现出了良好的应用前景。Qin等研究发现在修公路时将纳米 TiO2负载于混凝土中可以吸收机车尾气中的 NO2，从而减少大气污 染。支静涛等通过将锰参杂的纳米 TiO2负载于多壁碳纳米管上，来 吸附脱除燃煤电厂中排出的SO2，去除效率可达 69%.
温室 效应
温室 效应
温室效应是 21 世纪人类面临的 重要环境问题之一。导致温室效 应的最主要的人为污染物是CO2， 因此减少大气中 CO2的排放能 够有效缓解温室效应、减轻气候 影响。
纳米光催化技术的实际应用
空气 净化
纳米光催化技术的实际应用
尾气 净化
纳米光催化技术的实际应用
燃料 脱硫
纳米光催化技术的实际应用
纳米光催化技术原理介绍
反应机理：
光催化材料为半导体材料(如 TiO2)，具有特殊的电子结构， 其催化反应机理如右图所示。
根据能带理论，半导体的能带是不连续的。在常态下，低 能价带充满电子，高能导带不存在电子，两者之间存在禁 带，当半导体受到光量子能量大于禁带带隙能量的光照射 时，低能价带上的电子可以被激发到高能导带上，从而在 导带上生成有着高活性的带负电电子(e-)，同时在价带上 产生带正电的电子空穴(h+)，从而在半导体的表面产生有 着高度活性的电子-空穴对。电子-空穴对在电场的作用下 发生分离，并且转移到半导体的表面。
纳米光催化技术原理介绍
06
丁延伟等研究了纳米 TiO2光催化氧化降
解甲醇、甲醛、甲酸的反应。结果显示纳
米TiO2对这 3 种有机物的最终催化氧化产 物均为 CO2和 H2O，甲醇在反应过程中 先被氧化成甲醛和甲酸最终被彻底氧化分
解，甲醛在彻底氧化前先被氧化生成甲酸。
这 3 种有机物的氧化反应均为零反应，反
1976年 2
1976 年，研究发现TiO2 能够光催化降解联苯和氯 代联苯, 标志着半导体光催化技术首次进入环境保 护领域。
1976年后 3
此后，研究发现纳米 TiO2光催化材料可以有效降解多种 空气中的有毒有害物质，兼具杀菌、除臭等应用功能，
在污染物降解与环境保护领域大放异彩，展现出了良好
的应用前景。
张凤宝课题组发现 TiO2催化剂的表面积和光照强度 是影响苯光催化降解速度的两个最重要的因素.
Abdennouri 等采用溶胶-凝胶方法制备了负载于柱 撑粘土的纳米TiO2光催化剂材料,研究发现该材料能 够高效的降解环境中的 2,4-二氯苯氧乙酸、2,4-二氯 苯氧丙酸等杀虫剂.
Christoforidis等研究了铁掺杂、硫掺杂以及铁-硫共 掺杂的纳米 TiO2材料在紫外和太阳光下对大气中甲 苯的催化降解机理,发现在纳米 TiO2材料中掺杂了硫 后对材料的表面性质有较大的改变,硫掺杂以及铁-硫 共掺杂的纳米 TiO2材料能更为高效的催化降解大气 中的甲苯。
纳米光催化技术原理介绍
国际 形势
国内 进展
纳米 TiO2光催化材料走向应用的关键在于其牢固负载。常见的固态 负载材料有玻璃、金属、吸附剂、陶瓷、阳离子交换剂、高分子聚合 物、柔性网状材料等。日本三菱公司研发的 TiO2和无机粘合剂构成 的催化剂可以有效去除室内环境有害气体。东陶等公司研发的基于纳 米 TiO2薄膜的自净玻璃、卫生陶瓷、建筑铝材、水泥、空气净化器 等也已投入市场。美国和日本研发团队将纳米 TiO2负载于纺织纤维 中，使得研发的纺织品能够屏蔽紫外辐射，并且在紫外光下发生光催 化反应，可以有效祛除异味、杀灭病菌，并且具备一定自洁作用。实 际上,TiO2在有效地消灭细菌的同时还能降解细菌产生的有害化合物。
应速率与物质浓度无关。（如图）
07
Einaga 等研究发现纳米 TiO2光催化降解空
气中的游离苯分子会生成 CO2和少量CO。
反应过程中，TiO2光催化剂表面会产生碳沉
淀,其生成量与环境中苯浓度呈正相关(表 1)。
生成的碳沉淀会降低光催化剂的催化活性，
从而降低反应效率。提高环境湿度可以有效
地抑制催化剂表面碳沉淀的生成,从而保持催
纳米光催化技术原理介绍
上文提到生成的空穴可以和吸附在半导体表面的•OH-或者 H2O 反应生成具有强氧化性 的•OH(式2、3)_;生成的电子可以与 O2反应生成 H2O2 或•O2-等活性氧自由基(式 4、5、 6、7)。这些活性氧自由基可以与半导体催化剂表面的多种污染物发生氧化还原反应从 而使其降解。
相应的光催化反应式为:
TiO2 + hν → TiO2* (e- + h+)
(1)
OH- + h+ → •OH
(2)
H2O + h+ → H+ + •OH
(3)
e- + O2 → •O2-
(4)
•O2- + H+ → •HO2
(5)
2•HO2 → O2 + H2O2
(6)
H2O2 + O2- → •OH + OH- + O2
通过一步水热法 ，巧妙地利用 g- C3N4 自牺牲提供 O32-合成了 Bi2O2CO3/g-C3N4层状异质结材料。通 过形貌调控和异质结的协同催化作用，Bi2O2CO3/gC3N4异质结对NO 的去除效果显著增强。
利用超声雾化热分解方法 （USP）首次成功合成了 具有多孔表面的新型微球 状 ZnWO4
第二部分
纳米光催化技术原理介绍
国内外的研究充分表明，以纳米 TiO2光催化剂为代表的光催化 技术，在环境保护和治理的很多领域具有现实和潜在的实用价
值，是一种有着很大潜力的环境治理技术。
纳米光催化技术原理介绍
纳米光催化技术的 发展历程总体上经
历年，日本东京大学的 Fujishima等发现受光辐 射的 TiO2表面会发生持续的氧化还原反应。自此, 以 TiO2为代表的半导体光催化反应成为催化技术的 一个研究热点。
如通过离子掺杂的方式引入杂质 能级，调控宽禁带半导体能带结 构使其具有可见光活性；合成具 有特殊形貌的零维、一维、二维 及三维介孔纳米材料，缩短载流 子扩散路径从而提高催化剂量子 效率；构建二元或三元纳米异质 结，通过结界面电场增强作用提 高电子-空穴分离效率并拓展光
谱响应范围等。
纳米光催化技术的进展和问题
01
02
开发高效的纳米光催化材 料是光催化大气净化技术 的关键。尽管科学家在不 断研究新材料、新方法， 但还会出现材料“出不了 实验室”的尴尬处境，主
要表现在以下方面：
03
04
选择合适的载体，研究催化剂 固定技术，制备负载型催化剂， 使其易于回收，重复使用。
要使光催化技术与其他技术耦 合，利用多种技术的协同作用 来获取最佳处理效果，开拓更 广阔的应用前景。
纳米光催化技术的进展和问题
构建异质结制备了可见光活性异质结α -Bi2O3/(BiO)2CO3
制备贵金属Ag掺杂的钙钛矿Ag-SrTiO3复合 光催化材料
纳米光催化技术的进展和问题
需要制备高效率的催化剂，进 一步完善催化剂的改性技术，
提高催化剂的催化活性。
光催化反应机理的研究缺乏中 间产物及活性物质的鉴定，要 进一步深入研究光催化反应机 理，掌握有机物降解规律，对 光催化技术实用化意义重大。
化剂的活性。
第三部分
纳米光催化技术的进展和问题
利用 TiO2强氧化能力的光催化技术也因此成为一种新型有效的 环境净化技术，但是，TiO2自身也存在一些缺陷，大大限制了
实际应用规模。
纳米光催化技术的进展和问题
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纳米光催化的优势
纳米材料所具有的表面效应及量 子尺寸效应使得催化剂在污染物 吸附、光生载流子分离及迁移等 方面表现出优于块体材料的性能 。TiO2因具有光催化活性高、 低毒、稳定性高、廉价易得等优 点而成为最具应用前景的传统光 催化剂，利用 TiO2强氧化能力 的光催化技术也因此成为一种新
1
污染现状
目录 contents
2
原理介绍
3
研究进展
4
实际应用
第一部分
我国大气污染现状
随着我国城市化和经济的快速发展,人为活动排放了大量的污染, 引发了严重的大气环境污染。
我国大气污染现状
挥 发 性 有 机 物（volatile organiccompounds, VOCs）与氮氧 化物（NitricOxides, NOx）是形成二次有机气溶胶(secondary organic aerosol, SOA)和臭氧（O3）的重要前体物。Huang 等在 Nature发表的研究结果表明，中国典型城市重霾污染期间SOA平 均占PM2.5质量浓度的27%，对灰霾形成具有重要贡献。
(7)
纳米光催化技术原理介绍
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纳米 Ti O2光催化氧化
反应根据反应物的不同
而具有不同的反应机理 。
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张拦等采用溶胶-凝胶法合成制备了S、La参杂的SLa-TiO2复合材料,发现 S、La、TiO2在配比为 1:0.01:1 时对甲醛的催化降解能力最好,降解率可达 60%.
清华大学张彭义课题组制备得到的Au/TiO2 复合物能 够高效去除甲醛(去除率高达93.6%),同时还能显著分 解副产物臭氧(去除率达32%).