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纳米二氧化钛光催剂在环保领域中应用 　　【摘要】本文综述了纳米二氧化钛的的基本性质与反应机理，及利用该机理高效降解有机物的研究进展，重点总结了纳米二氧化钛在大气污染、气体净化、抗菌除臭、有机污水和城市垃圾处理方面的应用，并对如何提高二氧化钛光催剂的催化活性提出了展望。 　　【关键词】纳米二氧化钛;光催化降解;环境处理 　　 　　0.前言 　　1972年Fujishma和Honda发现锐钛纳米二氧化钛微粒在紫外光照射下能使水持续光解生成氢气和氧气[1]。从此有关二氧化钛等半导体光催剂成了近三十年来环境科学领域的研究热点，光催化氧化技术作为一种新兴的高级氧化处理技术，由于其有着高催化活性、化学性质稳定、对有机物的降解无选择性等优点使得它在环境治理方面起到了极其重要的作用。如今利用纳米二氧化钛光催化技术降解大气中的有害气体、净化室内空气、灭菌除臭、降解有机污水、处理城市垃圾等，已经取得了很好的效果。 　　1.纳米二氧化钛光催化剂 　　1.1 纳米TiO2性质及光催化性质 　　纳米二氧化钛具有纳米材料的小尺寸效应、高比表面效应、高化学活性特点，具有很高的光催化性能。纳米二氧化钛以其价廉无毒、具有合适的禁带宽度、大的比表面积、高的化学稳定性、强的氧化还原能力、无二次污染且可重复使用等优点而倍受青睐。 　　二氧化钛的光催化特性就是由它的特殊能带结构所决定的。在紫外光的作用下，二氧化钛的价带电子被激发到导带上，产生高活性的电子―空穴对，电子―空穴对转移到本体表面后能被不同的点捕获，进而使空气中的氧及水活化产生活性氧自由基（O2-）和(OH?)自由基[2]，O2-并与H+作用生成HO2-自由基。HO2-自由基和OH?自由基羟基具有很高的反应活性，当污染物吸附于基表面时，就会与自由电子和空穴结合，发生氧化反应，从而分解污染物。 　　2.纳米TiO2 在环境治理方面的应用 　　2.1降解大气中的有害有机物 　　随着人类科技的进步，工业发展日益庞大，同时也带来了严重的大气污染问题，其中最为严重污染物有NOx、H2S、SO2、挥发性有机物（VOCS）等，它们可以引起光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏等一系列重大灾害??如何降解这些有害物质引起了全人类的关注。纳米TiO2在紫外光的照射下可将催化剂表面吸附的NOx 、 H2S、 SO2等分解。Sc Lee等[3]将TiO2负载于活性碳(AC)上，在最优条件下对低浓度的NOx净化率达到90%，袭著革等[4]研究表明在组成为90% TiO2+10%金属氧化物的光催化剂对低浓度的H2S和SO2的分解率分别为97%和99%。且光催化氧化法在正常条件下能将大气中的有机物分解成二氧化碳，水和其它无机物。吴雅睿等[5]通过实验测得pH=7，甲醛溶液为40mg/L时，TiO2锐钛矿与金红石晶型比为1：15g/L的TiO2 对新装修房屋里面的甲醛的降解率达到96.72%；采用TiO2对苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯5种污染物在空气湿度范围内进行光催化氧化，其降解率将近100%，且不会造成二次污染[6]。 　　2.2 处理有机污水 　　水污染遍布所有的行业中，主要以化工废水，印染污水，含油废水，有机农药等污染为主。造成污水的化合物成分复杂种类繁多，主要包括酚类，芳烃，杂环及其衍生物等，这些污染物含量较多，同时毒性大，一直是污水处理过程中的疑难问题。 纳米TiO2拥有巨大的比表面积，通过与废水充分接触使有机物最大程度的被吸附；同时依靠其在光催化条件下的强氧化能力，可以快速将有机物氧化降解。鞠剑峰等[7]利用TiO2复合粉体对染料类化合物降解，即在可见光照射下，染料类化合物吸收光子而形成激发态，激发态的染料分子能向TiO2导带注入一个电子而自身生成正碳自由基，注入导带的电子与吸附在TiO2表面的O2作用后生成O2-，进一步形成?HOO等活性自由基，活性自由基攻击染料正碳自由基，形成羟基化合物，最终氧化生成小分子，使得染料污水的降解率达到74.7%。同样在对有机磷农药污水的降解表明通过光催化氧化，含磷有机物基本上可以完全无机化生成定量的PO43-。 　　2.3降解生活垃圾及医学除菌 　　降解处理生活垃圾，然而生物降解并不能降解所有的物质，而TiO2的强氧化性几乎对所有的有机物降解无选择性，可以降解一些生物降解难于降解的物质如色素，COD等，这种处理方法不仅速度快，效果好而且经济有效地缓解城市垃圾给环境带来的巨大压力。TiO2在医学领域的应用原理也基于自身的半导体光催化特性，TiO2光催化剂对绿脓杆菌，大肠杆菌，金黄色葡萄球菌有很强的杀菌能力。TiO2被紫外光激发产生的活性氧自由基和羟基自由基能穿透细胞壁，破坏细胞质从而有效的杀灭细菌，并能抑制细菌体内有机物的分解而产生的臭味，达到抗菌除臭功能，