石墨烯光催化技术在黑臭河道治理中的应用

纳米材料在水污染治理中的实用技巧水是生命之源，然而，随着工业化和人口的增长，水污染成为全球普遍面临的问题。

传统水污染治理方法需要大量的投资和时间，并且往往效果有限。

然而，随着纳米材料的发展和应用，我们可以利用其特殊的物理和化学特性，开发出创新的水污染治理方法。

本文将介绍纳米材料在水污染治理中的实用技巧，并探讨其应用前景。

首先，纳米材料可以作为吸附剂用于水污染物的去除。

由于纳米材料具有高比表面积和活性位点丰富的特点，可以有效地吸附有害物质，如重金属离子、有机污染物等。

例如，纳米碳材料如石墨烯和氧化石墨烯具有极高的比表面积和很强的吸附能力，可以用于吸附重金属离子，如铅、汞和镉。

此外，纳米银颗粒也具有优异的抗菌性能，可以用于去除水中的细菌和病毒。

这些纳米材料具有高效、低成本、易分离和可循环利用等优点，因此在水污染治理中具有巨大的应用潜力。

其次，纳米材料在水处理技术中的应用也可以改善传统方法的效率和效果。

例如，传统的沉淀法需要大量的时间和化学物质来去除水中的悬浮物和浑浊物，而纳米颗粒可以作为沉淀剂来提高沉淀速度和效果。

此外，纳米气泡技术也可以用于水的气浮法处理，通过将纳米气泡注入水中，可以有效地去除水中的悬浮物、油污和浑浊物。

这些纳米材料的应用可以节省能源、降低污染物的排放，并提高水处理的效率。

另外，纳米材料还可以用于水污染物的降解和催化氧化反应。

一些纳米材料，如纳米二氧化钛和纳米零价铁，具有良好的光催化和催化活性，可以用于有机污染物的降解和水中有毒物质的分解。

通过光催化和催化反应，纳米材料可以将有机污染物转化为无害的物质，从而实现水的净化。

此外，纳米光电催化材料也可以通过太阳能的利用来实现水的净化和发能双效。

除了上述技巧，纳米材料还可以应用于水处理设备的改进和创新。

例如，纳米纤维膜的应用可以提高膜的通透性和抗污染性能，从而降低膜污染的风险和膜清洗的频率。

另外，纳米颗粒的添加也可以改善过滤材料的效果，提高过滤材料的生物活性和吸附性能。

第４８卷２０２０年７月第７期第１－１３页材　料　工　程ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．４８Ｊｕｌ．２０２０Ｎｏ．７ｐｐ．１－１３石墨烯光催化材料及其在环境净化领域的研究进展Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｇｒａｐｈｅｎｅｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ杨　程，时双强，郝思嘉，褚海荣，戴圣龙（中国航发北京航空材料研究院，北京１０００９５）ＹＡＮＧＣｈｅｎｇ，ＳＨＩＳｈｕａｎｇ ｑｉａｎｇ，ＨＡＯＳｉ ｊｉａ，ＣＨＵＨａｉ ｒｏｎｇ，ＤＡＩＳｈｅｎｇ ｌｏｎｇ（ＡＥＣＣＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ）摘要：石墨烯作为一种导电率高、比表面积大、化学稳定性强的新型二维碳材料，在光催化技术领域显示出广阔的应用前景。

本文综述石墨烯及其复合材料在光催化领域中的研究进展。

首先介绍光催化基本原理与石墨烯的优异性能，总结石墨烯在复合光催化材料中的基本作用，即促进光生电子的传输、扩大光吸收强度和范围、提升吸附作用等。

然后介绍各种石墨烯光催化复合材料（石墨烯／无机半导体、石墨烯／有机半导体、石墨烯／金属纳米粒子）及其多种合成方法。

同时进一步阐述石墨烯光催化材料在环境净化领域中的应用，重点介绍在空气净化、水中微量污染物净化及废水处理方面的应用。

最后指出目前的石墨烯光催化材料仍然存在催化效率低、成本高、不能实现大规模生产等问题，而对其结构及制备工艺等进行优化有望改善材料性能，提高其实际应用价值。

关键词：石墨烯；光催化；环境净化犱狅犻：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ４３８１．２０１９．０００８９２中图分类号：Ｏ６４３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１ ４３８１（２０２０）０７ ０００１ １３犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｓａｎｏｖｅｌ２Ｄｃａｒｂｏｎｍａｔｅｒｉａｌｆｅａｔｕｒｉｎｇｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄｒｅｍａｒｋａｂｌｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｇｒａｐｈｅｎｅｈａｓｓｈｏｗｎｉｔｓｐｒｏｍｉｓｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｇｒａｐｈｅｎｅａｌｏｎｇｗｉｔｈｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｓｐｈｏ ｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｔｈｅｅｘｃｅｐ ｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｗｅｒｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｒｏｌｅｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｐｌａｙｅｄｉｎｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｗｅｌｌｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｆｐｈｏｔｏｇｅ ｎｅｒａｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎｓ，ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｅｘｐａｎｄｉｎｇｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｌｉｇｈｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ａｎｄｅｎｈａｎｃｉｎｇａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ．Ａｖａｒｉｅｔｙｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（ｇｒａｐｈｅｎｅ／ｉｎｏｒｇａｎｉｃｓｅｍｉ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，ｇｒａｐｈｅｎｅ／ｏｒｇａｎｉｃｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓａｎｄｇｒａｐｈｅｎｅ／ｍｅｔａｌｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ）ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｉｒｓｙｎ ｔｈｅｓｉｚｉｎｇｒｏｕｔｅｓｗａｓｇｒｏｕｐｅｄｂｙｃａｔｅｇｏｒｉｅｓａｎｄｒｅｖｉｅｗｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌ ｌｙ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅａｉｒｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｒａｃｅｐｏｌｌｕｔａｎｔｓａｎｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔｗａｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｇｒａｐｈｅｎｅ ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｓｔｉｌｌｈａｖｅｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈａｓｌｏｗｃａｔａｌｙｔｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｈｉｇｈｃｏｓｔ，ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｒｅａｌｉｚｉｎｇｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｏｏｎ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｏｔｈｅｒｐａｒａｍｅ ｔｅｒｓｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｉｒｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ 随着社会的发展，能源、环境等问题日益突出，一方面，人类对石油燃料的需求越来越大，由于其不可再材料工程２０２０年７月生的特性，使得人类面临着严峻的能源危机；另一方面，工业生产、日常生活产生的各种污染物肆意排放，不仅影响人类的健康，更对生态环境造成极大的破坏。

石墨烯基材料应用于水污染物治理领域的研究进展孟亮;孙阳;公晗;王平;乔维川;甘露;徐立杰【摘要】石墨烯由于其独特的性能在水污染治理领域成为一种极具潜力的环境功能材料.本文综述了近几年石墨烯、氧化石墨烯及其复合材料在水污染物治理中的四方面典型应用,即作为吸附剂、光催化剂、电催化氧化剂和其它催化氧化剂(活化H2 O2 、过一硫酸盐).从不同类型的水污染物角度出发,分类概述了针对重金属离子、染料类污染物、新兴环境污染物和一些无机营养元素的处理过程中石墨烯的添加对材料功能及体系作用机理的影响,还综合分析了一些重要水环境因子(如pH值,污染物浓度等)、催化剂自身的性质和石墨烯掺杂量等因素对污染物去除效率的影响.最后,针对目前石墨烯基材料在水污染治理领域的研究应用存在的问题做了总结并展望了今后研究的方向.%Graphene-based nanomaterials have attracted increasing attention in different areas, such as material science, chemical engineering and environmental science. In recent years, it and its derivatives (e. g. graphene oxide, reduced graphene oxide) have been considered promising functional materials in water pollution control because of their many unique properties. Recent intense re-search on the development of graphene-based composite materials has expanded their application to water treatment. Progress in the use of graphene, graphene oxide and graphene-based composite materials in water pollutant treatment is reviewed, including their use as adsorbents, photocatalysts, and the oxidant and oxidant (e. g. H2 O2 , peroxymonosulfate) activators in electrocatalysis. Wa-ter pollutants are heavy metal ions, dyestuffs, some inorganic nutrients and the emerging environmental pollutants. Not onlyare the mechanisms of the use of graphene and its derivatives in different treatment processes considered, but the effects of important factors on the removal efficiency of pollutants are analyzed, such as environmental factors (e. g. pH, pollutant concentration), the proper-ties of the materials (e. g. particle size, surface charge) and the concentration and morphology of the material. Current problems of using graphene-based composite materials in water treatment are summarized and future research directions are proposed.【期刊名称】《新型炭材料》【年(卷),期】2019(034)003【总页数】18页(P220-237)【关键词】石墨烯;吸附;重金属离子;有机污染物;新兴环境污染物【作者】孟亮;孙阳;公晗;王平;乔维川;甘露;徐立杰【作者单位】南京林业大学生物与环境学院,江苏南京 210037;南京林业大学生物与环境学院,江苏南京 210037;华南农业大学海洋学院,广东广州 510642;南京林业大学生物与环境学院,江苏南京 210037;南京林业大学生物与环境学院,江苏南京 210037;南京林业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210037;南京林业大学生物与环境学院,江苏南京 210037【正文语种】中文【中图分类】X521 前言近些年，随着现代化工的发展，越来越多的新型水环境污染物(重金属离子、各类顽固有机污染物)引起关注，严重威胁着人们的健康[1]。

《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。

石墨烯的吸附性能在环境保护中的应用
石墨烯具有出色的吸附性能，被广泛应用于环境保护领域。

本文将重点介绍石墨烯在
水污染、空气污染和土壤污染等方面的应用。

石墨烯在水污染治理方面起到了重要的作用。

石墨烯具有高度的表面积和孔隙结构，
使其具有出色的吸附能力。

它可以吸附水中的重金属离子、有机物和微量有害物质，有效
净化水质。

石墨烯被广泛应用于废水处理中，可以高效吸附重金属离子，如铅、镉和铜等。

研究表明，石墨烯与金属离子之间通过静电作用和吸附作用结合，形成稳定的复合物，有
效去除了水中的有害物质。

石墨烯在空气污染治理中也发挥了重要的作用。

石墨烯具有优异的吸附和催化性能，
可以吸附和分解大气中的有害气体。

石墨烯基复合纳米材料被广泛研究，它能够吸附和降
解VOCs（挥发性有机化合物）和NOx（氮氧化物）等大气污染物。

石墨烯基光催化材料也
被用于净化有害气体。

石墨烯在光催化氧化反应中具有高光电化学转化效率，可以将有害
气体转化为无害物质，如二氧化碳和水。

石墨烯具有出色的吸附性能，在环境保护中的应用潜力巨大。

石墨烯在水污染治理、
空气污染治理和土壤污染修复等方面发挥着重要作用。

随着对石墨烯技术的进一步研究和
发展，相信石墨烯会在环境保护中起到更大的作用，为改善环境质量做出更大的贡献。

新型材料在水污染治理中的应用研究水污染一直是全球面临的严重环境问题之一。

为了改善水质并净化水源，科学家们不断探索和研发新型材料在水污染治理中的应用。

本文将重点介绍几种常见且有潜力的新型材料，并探讨它们在水污染治理中的应用研究。

1. 纳米材料纳米材料在水污染治理中展现出了巨大的潜力。

纳米颗粒的小尺寸和巨大比表面积使其能够高效地吸附、分解和催化水中的污染物。

例如，纳米铁颗粒可以通过还原反应去除水中的重金属离子和有机污染物。

此外，纳米二氧化钛还可以利用光催化作用降解水中的有机物质。

这些纳米材料的应用研究为水污染治理提供了新的途径。

2. 膜技术膜技术是另一种常见的水污染治理方法，而新型的膜材料使得该技术更加高效和可持续。

例如，石墨烯膜由单层石墨烯构成，具有很高的通透性和选择性，对水中的污染物具有很好的分离效果。

此外，新型仿生膜材料如鳞片结构膜和多孔膜也被广泛研究，以模拟自然界的分离过程，减少能耗和废物产生。

3. 生物材料生物材料在水污染治理中的应用也日益受到关注。

植物纤维、藻类和微生物等天然生物材料被发现具有良好的吸附和分解水污染物的能力。

例如，某些植物纤维具有高比表面积和亲水性，可以有效吸附水中的重金属离子和有机物质。

此外，海藻和微生物也被用于生物吸附和生物降解，为水污染治理提供了一种可持续和环保的解决方案。

4. 多功能材料随着科技的发展，研究人员开始将多种材料组合成复合材料，以应对水污染的多种问题。

例如，纳米材料和纤维素可以组合成纳米纤维素复合材料，具有高吸附能力和低残留率；纳米材料和活性炭可以结合成纳米活性炭复合材料，提高吸附和催化催化降解的效果。

这些多功能材料的研究不仅提高了水污染治理的效率，还减少了材料的使用量和处理成本。

综上所述，新型材料在水污染治理中的应用研究具有巨大潜力和广阔发展前景。

纳米材料、膜技术、生物材料和多功能材料的应用为改善水质和净化水源提供了新的思路和方法。

通过持续的科研和创新，相信新型材料将在未来的水污染治理中发挥更加重要的作用。

石墨烯光催化石墨烯是一种由碳原子组成的材料，拥有出色的电子传导性和热传导性。

它的结构由一个原子层构成，具有非常特殊的物理和化学性质。

石墨烯的应用领域非常广泛，比如电子学、光学、纳米技术等。

最近，石墨烯还被证明可以用于光催化。

光催化是一种利用光和催化剂作用产生的化学反应，可以将阳光中的能量转化为有用的化学能量。

这种技术可以用于许多领域，包括环境治理、能源利用等。

石墨烯的光催化效应是由其带有的特殊结构和化学性质导致的。

首先，石墨烯的能带结构使其能够吸收可见光和紫外光，从而帮助催化剂激发能量。

其次，石墨烯的化学反应与光线作用后能够分解污染物和制造有用的化学品。

石墨烯的光催化应用主要集中在以下几个领域：1. 污染治理：由于石墨烯的高催化效率和光敏性，它可以作为一种有效的处理水和空气污染物的催化剂。

例如，石墨烯光催化技术可以用于分解污染水中的有害有机物，从而净化水源。

此外，它还可以用于处理空气中的污染物，如揮发性有机化合物（VOC）和氮氧化物（NOx）。

2. 能源领域：石墨烯光催化技术可以用于制造并驱动光电化学反应。

这种反应可以在太阳光下将光转化为电能，从而提高了光电池的效率。

石墨烯光催化技术还可以用于制备清洁能源，如氢气和甲烷。

3. 化学合成：石墨烯光催化技术可以用于生产和制备各种化学品。

例如，它可以用于制造清洁燃料，如甲醇和丙烯酸；也可以用于合成有机合成物，如药品和光电材料。

石墨烯光催化技术的研究还处于初级阶段，但已经有了一些令人振奋的结果。

研究人员已经发现，通过改变石墨烯光催化剂的表面结构和化学性质，可以获得不同的光敏效应。

他们还发现，利用金属氧化物与石墨烯结合，可以增强遮光防晒和降低水污染的功能。

这些发现预示着石墨烯光催化技术的未来发展将会有更多的突破和创新。

除了石墨烯，其他材料也可以用于光催化。

例如，二氧化钛是一种常见的光催化剂，也被广泛应用于环境治理和能源领域。

然而，与二氧化钛相比，石墨烯具有更好的稳定性和催化效率。

光催化技术在环境治理中的应用案例近年来，光催化技术以其高效、环保的特点，成为环境治理的重要手段之一。

光催化技术利用光照激发催化剂对有机物进行氧化降解，能够有效地降低污染物的浓度，改善环境质量。

下面将通过几个具体的应用案例，来探讨光催化技术在环境治理中的重要性与前景。

第一个应用案例是光催化技术在水污染治理中的应用。

水污染是一个严重的环境问题，特别是在水污染物质中，有机污染物往往难以完全降解，对人类健康和水生态造成威胁。

光催化技术可以通过在催化剂的作用下，利用紫外光催化降解有机污染物。

例如，研究人员利用钛酸锂材料作为催化剂，通过光催化反应将水中的有机污染物进行氧化分解，结果表明，光催化技术对苯、酚等有机污染物具有良好的降解效果。

这为水污染物的有效治理提供了一种新的思路和方法。

第二个应用案例是光催化技术在空气污染治理中的应用。

空气污染已经成为全球面临的严重问题之一，尤其是在城市中，汽车尾气和工业废气等排放物质给人类健康和环境带来了巨大影响。

利用光催化技术处理空气污染已经成为了一种有效的方法。

比如，研究人员将钛酸锂和纳米二氧化钛等光催化材料涂覆在建筑物表面，利用太阳光的照射能够分解和吸附空气中的有害气体，如甲醛、苯等。

通过这种方式，能够有效地减少室内空气污染物质含量，提高室内空气质量。

第三个应用案例是光催化技术在土壤污染治理中的应用。

土壤污染对人类食品安全和生态环境带来的威胁不容忽视。

传统的土壤污染治理方法费时费力，且对环境影响较大。

光催化技术的出现为土壤污染治理带来了新的方向。

研究表明，通过在污染土壤表面铺设光催化剂，利用太阳光的照射可以分解土壤中的有机污染物质，减少土壤污染程度。

此外，光催化技术还可以通过光解有机物质和改善土壤微生物的生长环境，促进土壤的修复和底泥的净化。

在以上的应用案例中，光催化技术在环境治理中的应用展示了其巨大的潜力和价值。

然而，我们也应该清楚地认识到光催化技术在实际应用中还面临一些挑战。

《g-C3N4（Metal）-Gr-TiO2Z型光催化剂降解水中无机氮的性能研究》篇一g-C3N4（Metal）-Gr-TiO2Z型光催化剂降解水中无机氮的性能研究G-C3N4（金属）/Gr/TiO2 Z型光催化剂降解水中无机氮的性能研究一、引言随着工业化的快速发展，水体中无机氮的含量日益增加，成为严重的环境问题。

无机氮的存在不仅影响水体的生态平衡，也对人类健康构成潜在威胁。

因此，开发高效的光催化剂用于降解水中无机氮具有重要意义。

本文以g-C3N4（金属）/Gr（石墨烯）/TiO2 Z型光催化剂为研究对象，探讨其降解水中无机氮的性能。

二、材料与方法1. 材料准备本实验所使用的g-C3N4、石墨烯（Gr）和TiO2均为市售产品。

其中，g-C3N4为金属掺杂型，以提高其光催化活性。

所有材料在使用前均经过充分的清洗和干燥处理。

2. 实验方法（1）光催化剂的制备：采用溶胶凝胶法将g-C3N4、石墨烯和TiO2进行复合，制备Z型光催化剂。

（2）性能评价：在模拟太阳光下，以无机氮为降解目标，评价光催化剂的降解性能。

通过紫外分光光度计测定降解前后的无机氮浓度，计算降解率。

（3）表征分析：采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对光催化剂的微观结构、形貌和元素组成进行表征分析。

三、实验结果1. 光催化剂的表征分析通过XRD、SEM和TEM等手段对制备的光催化剂进行表征分析，结果表明g-C3N4、石墨烯和TiO2成功复合，形成了Z型光催化剂结构。

光催化剂具有较高的比表面积和良好的结晶度，有利于提高光催化性能。

2. 降解性能评价在模拟太阳光下，以无机氮为降解目标，评价了g-C3N4（金属）/Gr/TiO2 Z型光催化剂的降解性能。

实验结果表明，该光催化剂具有较高的无机氮降解率，且降解速率随光照时间的延长而增加。

与传统的光催化剂相比，g-C3N4（金属）/Gr/TiO2 Z型光催化剂具有更好的降解性能。

光催化技术在环境治理中的应用技巧随着人类社会的不断发展，环境污染问题日益严重，对人们的身体健康和生态平衡造成了严重威胁。

因此，寻找一种高效、环保且经济实惠的环境治理技术变得尤为重要。

光催化技术作为一种前沿的环境治理技术，因其独特的特性和广泛的应用领域备受瞩目。

本文将探讨光催化技术在环境治理中的应用技巧，并分析其在空气净化、水处理和土壤修复等方面的潜力。

1. 光催化技术简介光催化技术是利用光能激发催化剂上的电子，使其与环境中的污染物发生氧化还原反应，从而将有毒有害物质转化为无害物质或低毒物质的技术。

这一技术源于自然界中太阳光的辐射，通过合成催化剂和反应设备，实现了高效、可控的催化反应。

光催化技术不仅能够消除有机废气和有害物质，还可以杀灭细菌、病毒等微生物。

因此，光催化技术被广泛应用于空气净化、水处理、土壤修复等领域。

2. 空气净化中的应用技巧空气污染是环境问题中的一个严重挑战，影响着人们的健康和生活质量。

光催化技术通过光催化反应氧化有机污染物，将其转化为二氧化碳和水，实现了空气净化的目的。

在空气净化中，应合理选择催化剂的种类和光照条件，以提高催化反应的效率。

此外，通过合理设计反应器结构和控制气体流动等参数，可以进一步提升光催化技术的效果。

例如，采用石墨烯或纳米材料作为催化剂，可以增加光催化反应的活性和稳定性。

3. 水处理中的应用技巧水污染是另一个严重的环境问题，污染水源会直接危害人们的健康和生活用水。

光催化技术可以有效降解水中的有机物、重金属离子和细菌等污染物。

在水处理中，应选用具有高催化活性和良好稳定性的催化剂，并对其进行表面改性，以增强催化反应的速率和效果。

同时，通过调节光照强度和反应温度等参数，还可以提高光催化技术的水处理效果。

此外，将光催化技术与其他水处理技术相结合，如活性炭吸附、生物处理等，可以实现协同净化效果，增加水处理的可行性和经济性。

4. 土壤修复中的应用技巧随着城市化进程的不断加快，土壤污染问题愈发突出。

石墨烯在光催化中的应用研究
石墨烯是由碳原子构成的单层薄片，具有极高的导电性和热传导性，同时也具
有非常好的光学性能。

这些独特的特性使得石墨烯在许多领域都具有潜在的应用价值，包括光催化领域。

光催化是一种利用光能促进化学反应的技术。

在光照下，催化剂能够吸收光能，激发电子，从而促进化学反应发生。

石墨烯具有优异的光吸收性能和良好的催化活性，因此被认为是一种非常有前途的光催化材料。

在石墨烯的光催化领域中，最为关键的问题之一是如何提高石墨烯的光催化活性。

目前，有许多策略被用来提高石墨烯的催化性能，其中一些策略包括：
1.控制石墨烯的晶体结构：石墨烯的晶体结构会影响其光学性能和催化活性。

因此，通过控制石墨烯的晶体结构，可以调节其吸收光谱和电子传输性能，从而提高其催化活性。

2.表面修饰：通过在石墨烯表面引入功能基团，可以增强其与底物之间的相互
作用，从而提高催化效率。

3.结合其他催化剂：使用石墨烯和其他催化剂的复合材料，可以形成更为复杂
的催化体系，从而提高催化效率。

近年来，石墨烯在光催化领域中的应用越来越受到研究者的关注。

石墨烯的高
导电性和催化活性使其能够被用于许多化学反应中，包括光解水产生氢气、还原二氧化碳为有机化合物等。

此外，石墨烯在净化污染水/气和杀灭细菌等方面也具有
潜在的应用价值。

总的来说，石墨烯作为一种新型的催化材料，具有非常好的发展前景。

在未来
的研究中，我们需要进一步探索石墨烯的催化机制，开发更为高效的石墨烯催化剂，并将其应用于更多的化学反应中。

光催化技术在水污染治理中的应用水污染是一个世界性难题，它的存在已经威胁到人类的健康和社会的稳定发展。

为了保障水资源的安全和可持续利用，科学家们不断地探索和研究各种新型的水污染治理技术。

其中，光催化技术在水污染治理中的应用正在得到越来越多的关注和重视。

本文将对光催化技术在水污染治理中的应用进行详细介绍。

第一章光催化技术的原理光催化技术是一种物理化学处理方法，它利用一定波长的光线激发催化剂表面的电子，使其获得足够的能量来参与反应。

光催化技术因其高效、无需添加化学试剂等特点，在水污染治理中得到广泛应用。

当污染物与催化剂在水中接触时，光子被吸收，并激发催化剂表面的电子。

这些电子具有高度的能量，可以与水中的氧气或污染物发生反应。

其反应产物往往是水和无害物质，从而实现对水质的净化。

光催化技术的特点包括：无需添加化学试剂，具有高效、快速的反应速度等。

但是，光催化技术的应用范围受到光线强度、催化剂质量、溶液浓度等因素的影响，因此需要根据具体需求进行优化。

第二章 2.1 光催化技术在废水处理中的应用废水处理是光催化技术的主要应用领域之一。

利用光催化技术，可将污染物在短时间内分解为无机盐和水。

例如，对于含有废油的废水，研究人员可以通过光催化技术将其高效、快速地分解为CO2等无害物质。

2.2 光催化技术在饮用水净化中的应用除了废水处理外，光催化技术在饮用水净化中也得到广泛应用。

例如，光催化技术可用于消除水中的异味、泛黄、浑浊等，从而保障饮用水的安全。

因此，大规模饮用水源地、工业废水污染场地等都可以采用光催化技术进行净化。

第三章光催化技术的优缺点3.1 光催化技术的优点（1）无需添加化学试剂，安全环保；（2）反应速度快，处理效率高；（3）对催化剂自身不会产生环境污染等问题；（4）具有良好的可操作性和适应性。

3.2 光催化技术的缺点（1）需要较高的光源强度；（2）催化剂种类有限，制造成本高；（3）具有较弱的抗光降解性。

第四章光催化技术的发展趋势当前，光催化技术在水污染治理领域得到了广泛应用。

石墨烯对水中重金属的处理技术摘要：石墨烯作为目前自然界最薄、强度最高的材料，具有极大的比表面积、良好的化学稳定性以及表面活性，是一种高效的去除水中重金属的吸附材料。

本文介绍了石墨烯材料的种类、特征，分析了去除废水中重金属离子的机理，应用情况，影响因素。

指出了石墨烯作为吸附剂的潜在劣势，以及在水处理过程中的应用前景。

Abstract: As the thinnest and strongest material, graphene has huge surface area, excellent chemical stability and suface activity, which is an efficient absorption material for removing heavy metals from water. This paper introduces the types and characteristics of graphene materials; analyzes the mechanism of graphenen materials removing heavy metal ion from waste water, the applications and influencing factors; points out the disadvantages and prospects of the graphene as an absorbent.关键词：重金属污染石墨烯吸附水处理前言水乃生命之源，不管是对于人类，动植物，还是微生物，但是随着工业的发展，各种各样的重金属离子被排入水体，随后被动植物吸收，又随着食物链浓缩，进入人体，在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，严重危害人类的健康。

1.石墨烯基臭氧催化氧化技术（1）技术原理高级氧化技术是利用羟基自由基（·OH）的非选择性强氧化能力降解有机物。

目前高级氧化技术包括臭氧催化氧化、光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、电化学氧化、Fenton催化氧化等。

臭氧作为一种绿色、高效的强氧化剂已经被广泛的应用到水处理过程中。

但是由于臭氧具有选择性氧化的特性，以及与污染物的反应速率较低，导致臭氧利用率不高，在水处理领域中的应用受到了限制。

臭氧催化氧化即在催化剂的作用下，可以提高·OH的产生效率，高效降解有机污染物。

包括均相和多相催化氧化，其中多相催化氧化使用的催化剂一般为金属氧化物、矿物质、改性碳材料(活性炭、碳纳米管、石墨烯等)。

改性碳材料尤其是石墨烯的改性，吸附能力强、催化臭氧分解产生·OH的效率高，使得其在臭氧催化氧化中显示出明显的优势。

（2）石墨烯具有的优点①与活性炭和碳纳米管相比，比表面积相对较大；②与碳纳米管相比，价格低廉，原料易得；③具有丰富含氧基团，水中分散效果良好；④良好的化学可修饰性。

适用范围：煤化工、石油化工、精细化工、电力、制药、制革、印染、制浆造纸、食品加工等多种行业的工业废水的深度处理、生化处理的预处理、反渗透浓盐水的预处理、市政污水的深度处理及现有项目的提标改造等。

2.石墨烯改性光催化网膜技术（1）技术原理石墨烯改性光催化技术是一种绿色、环保、可持续的技术，以生态修复为特征的水体治理技术。

不需要任何动力装置，在水体表面铺设一张石墨烯改性光催化网膜，即可实现对水体中污染物的氧化分解无能耗、零污染、维护费用低；同时能增加水体溶解氧，不仅可以使生态系统恢复平衡，重新建立水体的自净能力，还可以降低水体中氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总磷等的浓度适用范围：黑臭水体治理石墨烯光催化技术机理图3.石墨烯改性黑臭水体处理药剂技术原理：本药剂表面带有阳离子，投入水体后与水中有机物表面的阴离子相互作用，吸附、凝聚，沉淀后形成块状凝聚体，并靠自重沉淀于水体底部，水体透明度迅速达到60cm以上，从而实现快速消除水体黑臭的目的。

如何运用新技术治理城市黑臭水体问题在城市的发展进程中，黑臭水体问题逐渐凸显，成为影响居民生活质量和城市生态环境的重要因素。

治理城市黑臭水体，不仅是改善环境、提升居民幸福感的迫切需求，也是实现城市可持续发展的关键环节。

随着科技的不断进步，一系列新技术为解决这一难题提供了有力的支持。

首先，我们来了解一下城市黑臭水体形成的原因。

一方面，城市污水的无序排放是主要因素之一。

在城市化进程中，大量的生活污水、工业废水未经有效处理就直接排入河道，超出了水体的自净能力。

另一方面，城市雨水的冲刷也会将地表的污染物带入水体。

此外，河道的淤积、水流不畅以及水生态系统的破坏等，都使得水体逐渐失去了自我净化和修复的能力。

针对这些问题，新技术的应用为治理带来了新的思路和方法。

水质监测技术是治理的重要前提。

传统的人工采样和实验室分析方法不仅效率低下，而且难以实现实时监测。

如今，传感器技术的发展使得在线水质监测成为可能。

通过在水体中安装多种传感器，如溶解氧传感器、化学需氧量（COD）传感器、氨氮传感器等，可以实时获取水质的各项参数。

这些数据通过无线网络传输到监测平台，让管理者能够及时了解水体的变化情况，为治理决策提供依据。

生物修复技术在黑臭水体治理中发挥着重要作用。

其中，微生物修复技术是一种常见的方法。

通过向水体中投放特定的微生物菌剂，这些微生物能够分解水中的有机物，降低污染物的浓度。

例如，一些能够降解石油烃、农药等有机物的微生物，可以有效地改善水体质量。

此外，植物修复技术也是一种绿色、可持续的方法。

利用水生植物的吸收、吸附和转化作用，去除水体中的氮、磷等营养物质以及重金属等污染物。

常见的水生植物如荷花、芦苇、菖蒲等，不仅具有净化水质的功能，还能美化水体景观。

膜处理技术是一种高效的污水处理技术。

超滤膜、反渗透膜等能够有效地去除水中的微小颗粒、有机物和溶解性盐类。

在城市黑臭水体治理中，可以将膜处理技术应用于污水处理厂的升级改造，提高出水水质。