新型环境材料纳二氧化钛

纳米二氧化钛在物体表面的抗菌作用纳米TiO2问世于20世纪80年代后期，是一种有着普遍用途的无机材料。

因其独特的紫外线屏蔽、光催化作用、颜色效应等性能，在高级涂料、化妆品、废水处置、空气净化、杀菌和高效太阳能电池等方面有着广漠的应用前景。

纳米二氧化钛(TiO2)作为光催化半导体无机抗菌剂，具有广谱抗菌功能，能抑制和杀灭微生物，并有除臭、防霉、消毒的作用，其本身化学性质稳固且对人体和环境无害，光催化作用持久，因此愈来愈取得世人青睐。

纳米TiO2的结晶有两种晶态：即金红石型和锐钛型。

通常，金红石型的二氧化钛光催化能力差，而锐钛型的二氧化钛具有强光催化能力。

锐钛型纳米TiO2在H2O、O2体系中发生光催化反映，产生的羟基自由基(HO·)，能和多种细菌和臭体反映，而有效地灭菌和排除臭味，因此能够制成纳米TiO2抗菌剂。

纳米TiO2抗菌剂具有将细菌及其残骸一路杀灭清除的能力，同时还能将细菌分泌的毒素也分解掉。

而且纳米TiO2作为杀菌剂还具有以下几个特点：一是即效性好，如银系列抗菌剂的成效约在24h左右发生，而纳米TiO2仅需1h左右；二是TiO2是一种半永久维持抗菌成效的抗菌剂，不像其它抗菌剂会随着抗菌剂的溶出而成效慢慢下降；三是有专门好的平安性，与皮肤接触无不良阻碍。

本实验采纳了四种新型的纳米TiO2喷液(原液、复合液1#、复合液2斡、复合液3#)喷涂在瓷片和纸片上，并对其在瓷片和纸片应用中的杀菌成效进行了实验观看；同时咱们对涂有纳米TiO2喷液的部份瓷片通太高温预处置以后对其灭菌成效进行了观看实验。

1 材料与方式菌种来源大肠杆菌华南理工大学食物科学与工程学院实验室提供。

材料培育基营养肉汤培育基(g/100mL)：酪蛋白胨，牛肉浸膏，。

MR-VP培育基(g/100mL)：(月示)胨，葡萄糖，K2HPO4，pH值。

瓷片和纸片瓷片：3cm×3cm的干净瓷片。

纸片：白度为85(%，ISO)的针叶木浆抄成定量为60g/m2的纸片，其中不加任何化学药品。

金属氧化物纳米材料在环境污染治理中的应用随着现代工业的迅猛发展，环境污染问题已经成为人们关注的焦点。

工业生产过程中产生的有害物质，空气、水、土壤等资源的污染已经对人类健康和自然环境造成了严重危害。

在环境污染治理中，金属氧化物纳米材料是一种有前途的治理方法。

1. 金属氧化物纳米材料金属氧化物纳米材料是一种材料，其尺寸在1-100纳米之间，具有较高的比表面积和改变的晶格结构，具有优异的光学、电学、催化以及生物活性等物理化学性能。

金属氧化物纳米材料包括二氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化铜等，这些材料被广泛应用于污染物的控制和污染治理方面。

2. 金属氧化物纳米材料在环境污染治理中的应用2.1 大气污染治理二氧化钛是一种重要的大气污染治理材料，可以将空气中的污染物通过光催化氧化转化为二氧化碳和水，从而减少大气污染物的排放。

实验表明，二氧化钛纳米颗粒具有更好的光催化效果和稳定性，可用于治理氮氧化物、挥发性有机物等大气污染物。

2.2 水污染治理金属氧化物纳米材料也广泛应用于水污染治理中。

例如，氧化铁、氧化锌等纳米材料可以去除水中的有机物、重金属离子和细菌等杂质。

此外，金属氧化物纳米材料与其他材料结合使用，具有更好的去除水中有害物质的效果。

2.3 土壤污染治理土壤污染是人类面临的重要环境问题之一。

纳米金属氧化物作为一种新型土壤污染治理材料，具有很好的去除效果。

例如，二氧化钛纳米颗粒可用于土壤重金属离子的去除，氧化铁纳米材料可用于土壤中的有机物去除。

3. 现状和前景随着环境污染日益严重，金属氧化物纳米材料在环境污染治理方面的应用也越来越广泛。

虽然目前存在一些技术难题，如纳米材料的合成、稳定性、毒性以及对环境的影响等问题，但金属氧化物纳米材料在环境污染治理中的应用前景是十分广阔的。

总之，金属氧化物纳米材料是一种有前途的环境污染治理材料。

虽然尚存在一些技术难题，但是通过合理的设计和优化，金属氧化物纳米材料将成为环境污染治理的重要手段之一。

纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。

环境问题已严重影响现代文明的发展，有机污染物具有持久性的特点而长期威胁人类健康，开发和设计仅利用太阳能即可完成对有机污染物降解的新材料将会是解决环境问题的有效方法之一。

纳米TiO2作为一种光催化材料，具有优异的物理和化学性质，因而被广泛应用和重点研究。

本文就纳米TiO2材料的制备及其光催化性能展开探讨。

标签：纳米TiO2;光催化;制备方法;光催化效能引言半导体光催化技术是解决环境污染与能源短缺等问题的有效途径之一。

以二氧化钛为代表的光催化剂在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、光伏器件以及光催化领域表现出明显的使用优势.但是TiO2本身的弱可见光吸收、低电导率、高载流子复合速率限制了其在工业生产中的进一步使用。

科技工作者一般通过掺杂、半导体复合、燃料敏化、表界面性质改性等方法提高TiO2的光电化学性能，使其能在生产实践中广泛应用。

1、TiO2材料简介TiO2在自然界中的主要存在形态为金红石、锐钛矿和板钛矿三种晶型，其中金红石是TiO2的高温相，锐钛矿和板钛矿两种形态是TiO2的低温相。

在三种晶型中光催化活性最好的为锐钛矿型TiO2。

锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV 与之对应的激发波长为387nm。

所以，TiO2作为光催化剂在紫外光条件下具有催化活性，在可见光下一般没有活性。

只有对它的结构进行改性，使它的禁带宽度得以缩小，才可以实现材料在可见光条件下的催化降解反应。

改性的方式目前主要有以下几种方法：通过改变晶体内部结构来改变催化剂禁带宽度的离子掺杂方法，通过形成异质结改变能带结构的半导体复合法，提高催化剂对光的吸收能力的表面光敏化法，增大催化剂比表面积使晶粒细化的负载载体法等。

光催化材料中电子e一和空穴h十的浓度会影响有机物的降解速度。

粒径的减小能够使表面原子增加，使光催化剂吸收光的效率显著提高，使其表面e一和h十的浓度增大，从而提高光催化剂的催化活性。

31一、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种较为重要的制备纳米材料的湿化学方法，主要包括4步：1.溶胶的制备。

Ti(OR)4与水不能互溶，但与醇、苯等有机溶剂无限混溶，所以可先配制Ti(OR)4的醇溶液（多用无水乙醇）A，配制水的乙醇溶液B，并向B中添加无机酸（HCl，HNO 3等）或有机酸（HAc或柠檬酸等）作水解抑制剂，也可加一定量NH 3，将A和B按一定方式混合、搅拌得透明溶胶。

2.溶胶-凝胶的转变。

随着搅拌的进行，溶胶经过缩聚过程转变成湿凝胶。

3.使湿凝胶转变成干凝胶。

4.热处理。

将干凝胶磨细，在一定温度下热处理，便可得到纳米TiO 2。

以Ti(OC 4H 9)4为原料，无水乙醇为溶剂，盐酸作水解抑制剂，按摩尔比为Ti(OC 4H 9)4:H 2O:C 2H 5OH:HCl=1:(1～4):15:0.3，得到不同粒径和晶型的TiO 2纳米晶。

用溶胶-凝胶法制备了Pt掺杂的TiO 2，得出在Pt含量为0.1% mol的时候光催化性能最好。

溶胶-凝胶法(Sol-Gel)是目前研究应用最多的TiO 2光催化剂的制备方法之一，溶胶-凝胶法制备纳米材料有如下优点为：（1）反应条件温和，成分容易控制；（2）工艺、设备简单；（3）产品纯度高，容易掺杂改性。

在溶胶－凝胶过程中，溶胶由溶液制得。

化合物在分子级水平混合，故胶粒内及胶粒间化学成分完全一致；颗粒细，胶粒尺寸小。

该法可容纳不溶性组分或不沉淀组分，不溶性颗粒均匀地分散在含不产生沉淀的组分的溶液，经凝胶化、不溶组分可自然地固定在凝胶体系中，不溶性组分颗粒越细，体系化学均匀性越好；掺杂分布均匀，可溶性微量掺杂组分分布均匀，不会分离、偏析。

它比醇盐水解法优越，粉末活性高。

一般情况下，溶胶-凝胶法在室温合成无机材料，能从分子水平上设计和控制材料的均匀性，获得高纯、超细、均匀的纳米材料。

二、水热法水热合成法是在特制的密闭反应容器里，采用水溶液或其他液体作为反应介质，通过对反应容器加热，反应环境使难溶或不溶的物质溶解，进而成核、生长、最终形成具有一定粒度和结晶形态的晶粒。

纳米材料在环境修复中的新应用研究进展随着工业化和城市化进程的加速，环境污染问题日益严重，给人类的生存和发展带来了巨大的威胁。

传统的环境修复技术往往存在效率低下、成本高昂等问题，难以满足当前环境保护的需求。

近年来，纳米材料因其独特的物理、化学和生物学性质，在环境修复领域展现出了广阔的应用前景，成为了研究的热点。

一、纳米材料的特性纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1 100纳米）的材料。

由于其尺寸小，纳米材料具有比表面积大、表面能高、量子尺寸效应、小尺寸效应等独特的性质。

比表面积大意味着纳米材料具有更多的活性位点，可以与污染物充分接触并发生反应。

表面能高则使其具有更强的化学活性，容易与其他物质发生相互作用。

量子尺寸效应和小尺寸效应则会影响纳米材料的光学、电学和磁学性质，为其在环境修复中的应用提供了更多的可能性。

二、纳米材料在环境修复中的应用（一）水污染修复1、纳米零价铁纳米零价铁（nZVI）是一种常用的纳米材料，对水中的重金属离子（如铬、汞、铅等）和有机污染物（如氯代烃、硝基苯等）具有良好的去除效果。

nZVI 能够通过还原作用将高价态的重金属离子还原为低价态，从而降低其毒性和迁移性。

同时，nZVI 还可以与有机污染物发生加氢反应，将其分解为无害物质。

2、纳米二氧化钛纳米二氧化钛（TiO₂）是一种光催化材料，在紫外光的照射下能够产生强氧化性的自由基，如羟基自由基（·OH），这些自由基可以将水中的有机污染物氧化分解为二氧化碳和水。

此外，TiO₂还可以用于去除水中的微生物和藻类，具有杀菌消毒的作用。

3、碳纳米材料碳纳米管（CNTs）和石墨烯等碳纳米材料具有良好的吸附性能，可以有效地去除水中的重金属离子和有机污染物。

CNTs 独特的中空结构和大比表面积使其能够吸附大量的污染物分子，而石墨烯的二维结构和丰富的官能团也使其成为一种优秀的吸附剂。

（二）土壤污染修复1、纳米羟基磷灰石纳米羟基磷灰石（nHAP）对土壤中的重金属离子具有良好的固定作用。

二氧化钛的现状及未来五至十年发展前景二氧化钛是一种重要的功能性材料，具有广泛的应用领域。

本文将从现状和未来五至十年的发展前景两个方面来探讨二氧化钛的发展趋势。

首先，我们来了解二氧化钛的现状。

目前，二氧化钛主要应用于光催化、染料敏化太阳能电池、光学涂层、自清洁表面涂层、防紫外线材料等领域。

其中，光催化是二氧化钛应用最为广泛的领域之一。

二氧化钛能够通过光催化反应将有毒有害物质转化为无害物质，具有很大的环保潜力。

此外，二氧化钛还可以用于制备光催化剂，催化有机合成反应，提高反应效率。

另外，二氧化钛在电池、传感器、电解池等领域也有着广阔的应用前景。

然而，二氧化钛的发展还面临一些挑战。

首先，二氧化钛的纯化和制备技术还需要进一步提高，以满足不同应用领域的需求。

其次，二氧化钛的光催化性能和稳定性还有待改进，以提高其在环境治理和能源领域的应用效果。

此外，二氧化钛还存在一定的毒性和生物相容性问题，需要进行更多的研究和改进。

然而，尽管面临一些挑战，二氧化钛在未来五至十年的发展前景仍然十分广阔。

首先，随着环境保护需求的增加，二氧化钛作为一种环境友好材料将会得到更多的应用。

其次，二氧化钛在能源领域的应用也将得到进一步发展。

例如，二氧化钛被广泛应用于太阳能电池中，可以提高电池的光电转换效率。

另外，随着纳米技术的发展，二氧化钛纳米材料的研究和应用将会得到进一步提升，为二氧化钛的性能改进提供更多可能。

此外，二氧化钛的应用还将延伸到更多领域。

例如，二氧化钛在医疗、食品安全等领域的应用也将得到拓展。

二氧化钛具有抗菌、防腐等特性，可以用于制备医疗器械、食品包装等，并起到杀菌、防腐的作用。

综上所述，二氧化钛作为一种重要的功能性材料，在现状中已经得到广泛应用，并具有良好的发展前景。

未来五至十年，随着技术的进一步发展和研究的深入，二氧化钛的性能将会得到改进和优化，应用领域将会进一步扩大。

我们对二氧化钛的未来发展充满期待，并相信它将会在各个领域发挥出更大的作用。

混凝土中掺入纳米二氧化钛的原理及应用一、引言混凝土是建筑工程中最常用的材料之一，其强度和耐久性对于建筑物的质量和寿命至关重要。

但是，普通混凝土的性能有限，不能满足当前高强度、高性能、高耐久性的建筑工程需求。

因此，为了提高混凝土的性能，研究人员开始探索在混凝土中添加纳米材料的方法。

纳米二氧化钛作为一种新型的纳米材料，具有高比表面积、高光催化活性、高抗菌性、高光稳定性等优异性能，在混凝土中的应用也越来越广泛。

本文将详细介绍混凝土中掺入纳米二氧化钛的原理及应用。

二、纳米二氧化钛的制备方法纳米二氧化钛的制备方法多种多样，常见的有溶胶-凝胶法、水热法、气相法、水相法、等离子体法等。

其中，水相法和水热法是应用最广泛的制备方法。

水相法是将钛酸酯或钛酸铵等钛源加入水中，加入还原剂或氧化剂，通过水解或氧化反应形成纳米二氧化钛。

水热法则是将钛源和还原剂加入水中，加热反应，在高温高压下形成纳米二氧化钛。

三、纳米二氧化钛在混凝土中的应用1.提高混凝土的力学性能混凝土中添加纳米二氧化钛可以显著提高混凝土的力学性能。

研究表明，掺入1%纳米二氧化钛的混凝土抗折强度、抗压强度和弹性模量分别提高了15.2%、12.7%和5.6%。

2.提高混凝土的耐久性混凝土中添加纳米二氧化钛可以提高混凝土的耐久性。

纳米二氧化钛可以吸收紫外线，形成自清洁效应，降解污染物，减少空气污染，延长混凝土的使用寿命。

同时，纳米二氧化钛还具有抗菌性能，可以杀灭混凝土表面的细菌，减少细菌的滋生，保持混凝土表面洁净。

3.提高混凝土的光催化性能纳米二氧化钛具有优异的光催化性能，可以将光能转化为化学能，分解混凝土表面的有机物和有害物质，净化空气。

因此，混凝土中添加纳米二氧化钛可以提高混凝土的光催化性能，减少空气污染。

4.提高混凝土的热稳定性纳米二氧化钛具有优异的热稳定性，可以在高温下保持稳定性能。

因此，混凝土中添加纳米二氧化钛可以提高混凝土的热稳定性，减少混凝土在高温下的变形和开裂。

5二氧化钛纳米材料的应用格便宜。

由于其良好的光学和生物学性能，可应用于紫外线保护。

如果水表面接触角大于130。

或小于5 °可将表面分别定义为超疏水或超亲水表面。

各种玻璃制品具有防雾功能，如镜子，眼镜，具有超亲水或超疏水表面。

例如，冯等人发现可逆超亲水性和超疏水性，可来回切换二氧化钛纳米薄膜。

用紫外光照射二氧化钛纳米棒薄膜时，光生空穴和晶格氧产生反应，表面氧空缺。

动力学上，水分子与这些氧空缺相协调，球形水滴沿纳米棒填补了凹槽，并且在二氧化钛纳米棒薄膜上分散，接触角约为0° -这会导致超亲水二氧化钛薄膜。

羟基吸附后，表面转化成大力亚稳态。

如薄膜被放置在黑暗中，被吸附羟基逐渐取代了大气中的氧气，表面回到原始状态。

表面润湿度由超亲水转换成超疏水。

由于超亲水或超疏水表面，许多不同类型的表面具有防污、自洁性能。

电气或光学性质随吸附而产生变化，二氧化钛纳米材料也可用来作为各种气体和湿度传感器。

就未来的清洁能源应用而言，最重要的研究领域之一，是寻找高效电力和/或氢气材料。

如二氧化钛和有机染料或无机窄禁带半导体敏化，二氧化钛能吸收光，形成可见光区域，并将太阳能转换成电能，应用于太阳能电池。

Gratzel领导的小组，运用染料敏化太阳能技术，实现了将所有太阳能转换成电流，转换效率物10.6%电流。

人们广泛研究了二氧化钛纳米材料用于水分解和制氢，这是因为于水氧化还原时，其具有合适的电子能带结构。

二氧化钛纳米材料另外应用-二氧化钛纳米材料与染料或金属纳米粒子敏化时，形成光致变色。

当然，二氧化钛纳米材料的众多应用之一是光催化分解各种污染物。

5.1光催化应用二氧化钛被认为是最有效的、无害环境的光催化剂，广泛用于各种污染物的降解。

二氧化钛光催化剂还可以用来杀死细菌，可处理大肠杆菌悬液。

发亮的二氧化钛具有强氧化力，癌症治疗中，可用于杀死肿瘤细胞。

人们广泛研究了光催化反应机制。

半导体的光催化反应原理非常简单。

吸收的光子能量大于二氧化钛带隙，电子从价带激发到导带，形成电子空穴对。

纳米TiO2的制备综述应091-2纳米二氧化钛的制备摘要：纳米二氧化钛，亦称纳米钛白粉。

从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在100纳米以下，其外观为白色疏松粉末。

具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效，可用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。

纳米二氧化钛在生活和生产中有着不可替代的作用：纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，所以被广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业、航天工业中、锂电池中。

目前，制备纳米TiO2的方法很多，基本上可归纳为物理法和化学法。

物理法又称为机械粉碎法，对粉碎设备要求很高；化学法又可分为气相法、液相法和固相法。

关键词：纳米二氧化钛制备方法生产生活应用二氧化钛目前主要有以下几种制备方法：一：液相法1.1.溶胶-凝胶法【1】溶胶凝胶法是液相合成制备纳米TiO2的典型方法。

以化学纯的有机钛酸丁脂[Ti(OC4H9)4]为前驱体，将其溶于无水乙醇中，缓慢加水使[Ti(OC4H9)4]水解，得到稳定的TiO 凝胶。

生产中原料物质的量比n[Ti(OC4H9)4]：n[EtOH]：n[H2O]=3：4：3，制得的TiO2凝胶在100~C干燥5h后，放入马弗炉在500"C保温(灼烧)l0h，取出后自然冷却至室温，研磨后即得纳米TiO2粉体。

1.2.水解沉淀法【2】水解沉淀法制备TiO2粉体的工艺流程为：首先在自然冷却下，将TiCl4缓慢滴加到去离子水、浓盐酸水溶液、浓盐酸+硫酸铵水溶液和其他沉淀剂的水溶液中；其后在一定温度下，搅拌、回流、保温一段时间，制备出沉淀物，经冲洗、过滤、干燥；然后在不同温度条件下煅烧一段时间，获得TiO2粉体。

二：气相法：2.1.四氯化钛气相氧化法【3】此法多是以四氯化钛为原料，以氮气为载气，以氧气为氧源，在高温条件下四氯化钛和氧气发生反应生成纳米二氧化钛。

纳米二氧化钛光催化性能的研究内容摘要纳米二氧化钛（TiO2）作为一种光催化剂，是一种性能优良的N型半导体材料，在发生反应时表现出较好的光稳定性和较高的反应活性，并且无二次污染，是当前应用前景最为广阔的一种纳米功能材料。

本文首先介绍了纳米TiO2的性质及光催化机理，讨论了各种因素对纳米TiO2光催化性能的影响，如晶格缺陷、温度、pH、光照条件以及TiO2的量等。

介绍了液相沉淀法，溶胶-凝胶法，微乳液法三种常用的制备纳米二氧化钛的方法及其光催化性能。

另外，还介绍了关于纳米二氧化钛的改性方面的成就和几种常见的表征手段。

最后简要介绍了光催化技术在环境保护、卫生保健,特别是在光催化功能型材料等方面的贡献,并对其今后的研究进展和应用前景进行了总结和展望。

【关键词】纳米TiO2光催化性能Study On Photocatalytic Property Of Nano-TiO2AbstractNano-titanium dioxide (TiO2) as a kind of photocatalysts, is a kind of n-type of semiconductor materials, with good light stability and high reactivity and has no secondary pollution, is the current potential applications of the most extensive functional nanomaterials.This article describes the nature and nano-TiO2 photocatalytic mechanism to discuss the various factors on TiO2 photocatalytic effects, such as the performance of lattice defects, temperature, pH, illumination conditions and the dosage of TiO2, etc.Describes performance liquid precipitation, sol-gel, MicroEmulsion preparation of three kinds of titanium dioxide nanoparticles method, and photocatalytic properties.Also, presents of titanium dioxide nanoparticles modifing the achievement and characterization of a few familiar.Finally the photocatalytic technology in environmental protection, health care, especially in the photocatalytic functional materials in the areas of contribution, and on its future progress and application of the summarized and prospects.【Key Words】Nano-TiO2photocatalysis property目录前言 (1)一、纳米二氧化钛的性质 (1)（一）表面界面效应 (1)（二）小尺寸效应 (1)（三）量子尺寸效应 (1)（四）宏观量子隧道效应 (2)二、二氧化钛光催化原理 (2)（一）二氧化钛粒子的能带结构 (2)（二）光催化作用机理 (2)（三）影响T i O2光催化活性的因素 (3)三、二氧化钛光催化剂的制备方法 (7)（一）液相沉淀法 (7)（二）溶胶-凝胶法 (8)（三）微乳液法 (9)四、二氧化钛的改性 (9)（一）贵金属沉积 (9)（二）复合半导体 (10)（三）表面光敏化 (10)五、二氧化钛光催化的表征方法 (11)（一）热重法 (11)（二）X射线衍射法 (12)（三）比表面积测定 (13)（四）紫外-可见吸收/漫反射光谱 (13)（五）红外光谱 (14)六、二氧化钛光催化技术的应用 (14)（一）污水处理 (14)（二）表面自洁 (14)（三）杀菌 (15)七、现存问题及前景展望 (15)致谢 (15)参考文献 (16)纳米二氧化钛光催化性能的研究前言光催化氧化技术是一门基于TiO2半导体的科学，现已被列入最有前景的环保高新技术当中。