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納米光催化Ti0?的應用領域

點擊:167時間:2019-11-07 12:37:43 來源: 創始人

自1972 年,A.Fujishima和K. Honda在n型半導體Ti0?電極上發現了水的光電催化分解作用之后,國內外的研究人員對Ti0?產生了深厚的興趣。Ti0?氧化活性較高,化學穩定性好,對人體無毒害,成本低,無污染,應用范圍廣,因而最受重視,是目前應用最廣泛的納米光催化材料,也是最具有開發前途的綠色環保型催化劑。

納米Ti0?能處理多種有毒化合物,包括工業有毒溶劑、化學殺蟲劑、木材防腐劑、染料及燃料油等,迄今詳細研究過的有機物達100種以上。此外,Ti0?光催化技術也被用于無機污染物的處理。利用光催化法在檸檬酸根離子存在下,可以使Hg2+被還原成Hg而沉積在Ti0?表面;此法同樣適用于鉛。Ti0?光催化可能降解的無機污染物還有氰化物,SO?、 H2S、 NO和NO?等有害氣體也能被吸附在Ti0?表面,在光的作用下轉化成無毒無害物質。

1.空氣凈化

當前解決空氣污染主要有物理吸附法(活性炭)、臭氧凈化法、靜電除塵法、負氧離子凈化法等,但是這些方法自身都有著難以克服的弊端,所以一直難以大范圍地推廣使用。與其相比,利用納米光催化Ti0?凈化空氣則有如下優點:降解有機物的最終產物是C0?和H?O,沒有其它毒副產物出現,不會造成二次污染;納米微粒的量子尺寸效應導致其吸收光譜的吸收邊藍移,促進半導體催化劑光催化活性的提高;納米材料比表面積很大,增強了半導體光催化劑吸附有機污染物的能力。

利用納米光催化Ti0?治理空氣污染已經得到廣泛應用,國內外都出現了很多產品,例如納米空氣凈化器、中央空調凈化模塊、光觸媒涂料等,市場前景非常廣闊。

2.水處理

傳統的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題,污水治理一直得不到好的解決。納米技術的發展和應用很可能徹底解決這一難題。


研究表明,納米Ti0?能處理多種有毒化合物,可以將水中的烴類、鹵代烴、酸、表面活性劑、染料、含氮有機物、有機磷殺蟲劑、木材防腐劑和燃料油等很快地完全氧化為C0?、H?0 等無害物質。此外,納米TiO?在降解毛紡染料廢水、有機溴(或磷)殺蟲劑等到方面也有一定效果。無機物在Ti0?表面也具有光化學活性。例如,廢水中的Cr6+具有較強的致癌作用,在酸性條件下,Ti0?對Cr6+具有明顯的光催化還原作用。在pH值為2.5的體系中,光照1h后,Cr6+被還原為Cr3+。還原效率高達85%。迄今為止,已經發現有3000多種難降解的有機化合物可以在紫外線的照射下通過納米Ti0?或ZnO而迅速降解,特別是當水中有機污染物濃度很高或用其它方法很難降解時,這種技術有著明顯的優勢。德國開發出了利用陽光和光催化劑對污水進行凈化的裝置,每小時可凈化100- 150升水。雖然利用納米光催化Ti0?進行水處理目前還未得到廣泛應用,但我們可以看出它未來的應用前景必將非常廣闊。


3.殺菌消毒
納米Ti0?的殺菌作用是利用光催化產生的空穴和形成于表面的活性氧類與細菌細胞或細胞內的組成成分進行生化反應,使細菌頭單元失活而導致細胞死亡,并且能使細菌死亡后產生的內毒素分解。研究表明:將Ti0?涂覆在陶瓷、玻璃表面,經室內熒光燈照射1小時后可將其表面99%的大腸桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌等殺死。

目前國外新型無機抗菌劑的開發與抗菌加工技術進展較快,已經形成系列化產品,其中Ti0?高催化活性納米抗菌劑是市場前景最好的品種。日本在Ti0?光催化抗菌材料研究與應用起步較早,日本東陶等多家公司開發的光催化Ti0?抗菌瓷磚和衛生潔具已經大量投放市場。日本將今后發展的目光投向歐美國際抗菌產品市場,預計海外市場將是其國內市場的10倍,他們也極其關注中國抗菌塑料近年來的迅猛發展,紛紛搶灘中國市場。
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