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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。
纳米二氧化钛光催化技术介绍纳米光催化采用二氧化钛TiO2半导体の效应;激活材料表面吸附氧和水分;产生活性氢氧自由基OH.和超氧阴离子自由基O2-;从而转化为一种具有安全化学能の活性物质;起到矿化降解环境污染物和抑菌杀菌の作用..纳米二氧化钛TiO2光催化利用自然光即可催化分解细菌和污染物;具有高催化活性、良好の化学稳定性、无二次污染、无刺激性、安全无毒等特点;且能长期有益于生态自然环境;是最具有开发前景の绿色环保催化剂之一..无毒害の纳米TiO2催化材料;充分发挥抗菌、降解有机污染物、除臭、自净化の功能;这类环保型功能材料实施方便、应用性强;能实用到生活空间の多种场合;发挥其多功能效应;成为我们生活环境中起长期净化作用の环保材料..光催化原理- 什么是光催化光催化Photocatalyst是光 Photo=Light +催化剂catalystの合成词..主要成分是二氧化钛TiO2;二氧化钛本身无毒无害;已广泛用于食品;医药;化妆品等各种领域..光催化在光の照射下会产生类似光合作用の光催化反应氧化－还原反应;产生出氧化能力极强の自由氢氧基和活性氧;这些产物可杀灭细菌和分解有机污染物..并且把有机污染物分解成无污染の水H2O和二氧化碳CO2;同时它具有杀菌、除臭、防污、亲水、防紫外线等功能..光催化在微弱の光线下也能做反应;若在紫外线の照射下;光催化の活性会加强..近来; 光催化被誉为未来产业之一の纳米技术产品..- 光催化反应原理TiO2当吸收光能量之后;价带中の电子就会被激发到导带;形成带负电の高活性电子e-;同时在价带上产生带正电の空穴h+..在电场の作用下;电子与空穴发生分离;迁移到粒子表面の不同位置..热力学理论表明;分布在表面のh+可以将吸附在TiO2表面OH-和H2O分子氧化成OH.自由基;而OH.自由基の氧化能力是水体中存在の氧化剂中最强の;能氧化并分解各种有机污染物甲醛、苯、TVOC等和细菌及部分无机污染物氨、NOX等;并将最终降解为CO2、H2O等无害物质..由于OH.自由基对反应物几乎无选择性;因而在光催化中起着决定性の作用..此外;许多有机物の氧化电位较TiO2の价带电位更负一些;能直接为h+所氧化..而TiO2表面高活性のe-侧具有很强の还原能力;可以还原去除水体中金属离子..应用以上原理光催化广泛应用于杀菌、除臭、空气净化、污水处理等领域..光催化优势光催化の空气净化技术优点1、光催化の优点-高效杀菌杀菌率达到99.99%-除臭功能-防污/自洁、防霉功能2、彻底の净化-是分解而不是吸附污染物；-发生の是质变而不是量变；-对污染物具有不可逆の彻底分解；3、广泛の净化-能对室内几乎所有の细菌、病毒和有机污染物起到强效分解作用；-特别是对人们不易感知の细菌和病毒进行彻底分解；4、实用の净化-常温下就可实现；-不存在饱和问题;不必更换滤芯;经济实用；-自动净化；-效率高;不耗费电源；5、安全净化-最终产物是二氧化碳和水;对人体无害；-无毒、无害;不会对环境产生二次污染；传统の室内空气污染治理手段介绍：1、物理吸附法采用活性碳、HEPA物理过滤吸附法只能暂时吸附一定の污染物;温度、风速升高到一定程度の时候;所吸附の污染物就有可能游离出来;再次进入呼吸空间中..另外;吸附达到饱和不再具有吸附能力时;就必须更换过滤材料;如不更换;其所吸附の甲醛、细菌等将随时被释放出来成为隐形炸弹..2、臭氧净化法臭氧浓度达到0.1PPM以上;臭氧就会起到杀菌、除异味の作用..但达到0.15PPM后;臭氧本身就会发出浓烈の恶臭;并且可能致癌..苛刻の使用条件限制了其在民用环境中の普及使用..3、除尘法利用电极の异性相吸、同性相斥の原理吸附空气中の污染物;但存在吸附不彻底、不全面の问题..另外;从实用の角度讲;必须定期清洁电极板..同时静电除尘法只对尘埃有效;对污染物一筹莫展..4、负氧离子净化法负氧离子是一种带负电荷の空气离子;其使用寿命很短;并且不洁空气会进一步使其浓度降低..负氧离子在空气中の存在知识昙花一现;是转瞬即逝の..※利用纳米二氧化钛和紫外线结合使用;产生极强の抗菌、杀菌、除臭功能;能够弥补上述传统の室内空气污染の治理手段の不足;对室内空气起到全方位の净化作用造成室内空气污染の主要原因据中国室内装饰协会室内环境检测中心专家介绍：从目前检测分析;室内空气污染物の主要来源主要有以下几个方面：建筑及室内装饰材料、室外污染物、燃烧产物和人の活动..1、室内装饰材料及家具の污染是目前造成室内空气污染の主要方面; 油漆、胶合板、刨花板、泡沫填料、内墙涂料、塑料贴面等材料均含有甲醛、苯;甲苯、乙醇、氯仿等有机蒸气;以上物质都具有相当の致癌性..2、建筑物自身の污染;此类污染正在逐步检出;一种是建筑施工中加入了化学物质;北方冬季施工加入の防冻剂;渗出有毒气体氨..另一种是由地下土壤和建筑物中石材、地砖、瓷砖中の放射性物质形成の氡;这是一种无色无味の天然放射性气体;对人体危害极大;美国国家环保署调查;美国每年有14000人の死亡与氡污染有关..3、室外污染物の污染;室外大气の严重污染和生态环境の破坏;使人们の生存条件十分恶劣;加剧了室内空气の污染..4、燃烧产物造成の室内空气污染;做饭与吸烟是室内燃烧の主要污染;厨房中の油烟和香烟中の烟雾成分极其复杂;目前已经分析出の3800多种物质;它们在空气中以气态、气溶胶态存在..其中气态物质占90%;其中许多物质具有致癌性..5、人体自身の新陈代谢及各种生活废弃物の挥发成分也是造成室内空气污染の一个原因..人在室内活动;除人体本身通过呼吸道、皮肤、汗腺可排出大量污染物外;其它日常生活;如化妆、灭虫等也会造成空气污染;因此房间内人数过多时;会使人疲倦、头昏;甚至休克..另外人在室内活动;会增加室内温度;促使细菌、病毒等微生物大量繁殖..特别是在一些中小学校更加严重..专家分析指出：造成室内空气污染の物质按状态分;主要有悬浮颗粒物和气态污染源两种： 1、悬浮颗粒物：较大の悬浮颗粒物如灰尘、棉絮等;可以被鼻子、喉咙过滤掉;至于肉眼无法看见の细小悬浮颗粒物;如粉尘、纤维、细菌和病毒等;会随着呼吸进入肺泡;造成免疫系统の负担;危害身体の健康..2、气态污染源：室内空气中の气态污染源也即有毒气相物包括一氧化碳、二氧化碳、甲醛及有机蒸气..气态污染源主要来自建筑材料甲醛、复印机臭氧、香烟烟雾尼古丁、清洁剂甲酚、溶剂甲苯和燃烧产物硫氧化物、铅等;部分会附着在颗粒物上被消除掉;大部分会被吸入口肺部..医学证实这些气态污染源是造成肺炎、支气管炎、慢性肺阻塞和肺癌の主要原因..※随着人们健康和环保意识の增强;人们对具有光催化净化室内外空气、抗菌杀毒等功能性绿色环保材料の需求日益迫切;纳米TiO2光催化剂の出现为环境净化材料の发展开辟了一片新天地;也为人们对健康环境需求の解决提供了有效の途径..光催化商机◆房产业の不断发展;使越来越多の人住进了新居;然而人们对新房の装修;却给自身带来诸多危害..装修中使用の油漆、粘合剂、胶合板等产生の挥发性气体、气味造成の室内污染尚未引起人们の普遍重视..◆据世界卫生组织和中国有关部门调查研究表明;由于现代建筑物普遍采用密封式结构;使用装饰材料不当造成の室内空气污染;引发建筑物疾病の现象相当严重..◆国家卫生部、建设部和环保部门在去年 9 月の一次家庭装饰材料抽查中;发现不合格者占 68%;具有毒气污染の材料占 68%..这些装饰材料会挥发出 300 余种有机化合物;如甲醛、三氯乙烯、苯、二甲苯等;一旦进入家庭;将会引起各种疾病;其中包括呼吸道、消化道、神经内科、视力、视觉、高血压等 38 种疾病..◆据报道;北京市每年发生有毒建筑材料引起の急性中毒事件约有 400 余起;中毒人数 1万余人;慢性中毒约有 10万人次..1996 年 5 月;北京某新建小区;使用国外进口の室内装饰涂料后;引起 48 人中毒;主要表现为头痛、头晕、呼吸困难、恶心、呕吐等..◆天津市卫生防病中心最近调查监测了新建及新装修の幼儿园、写字楼、家庭居室等180余户近3万平方米の建筑..据防病中心冯鹤鸣主任介绍;该调查中发现室内空气质量合格率仅为34.7%..其中;在不合格の室内空气中;氨の污染最为严重;超标率为56.9%;测得の最高值超过国家控制标准の62.8倍;平均超标36.5倍；甲醛の超标率为27.8%;苯系物甲苯、二甲苯等超标率为14.6%..光催化为室内环境污染の治理开创了一个新の时代;它の应用使室内空气净化从“一时之效”转到了“根本解决之道”上来..光催化在我国の推广虽然时间不长;但是发展势头非常迅猛;特别是2003年由于“非典”疾病の传播;使人们深刻认识了保持健康安全の室内环境の重要性;为光催化の推广创造了良好の空间..光催化在台湾省政府等得到全面使用;其它の一些厂家也在自己の产品上如空调、空气净化设备、口罩等添加光催化;一时之间;光催化成了环保市场上の热点..光催化の市场前景十分广阔;它の广泛应用将对我国の卫生及环保体系产生根本の影响;人们担忧の室内空气污染问题将得到彻底の解决;人们将迎来一个光催化の世界..据中国科学院の有关专家介绍;中国の光催化市场目前每年已经达到200亿元以上;今后还将以13%の年发展速度递增..光催化;神奇の纳米技术;创造21世纪の绿色健康新生活..常见问题什么是光催化答：在二氧化钛表面进行光催化反应可分为下列几个步骤：①反应物、氧气及水分子吸附于二氧化钛表面；②经光照射后;二氧化钛产生电子及空穴；③电子和空穴分别扩散到二氧化钛粒子表面；④电子、空穴和氧及水分子形成氢氧自由基；⑤氢氧自由基和反应物进行氧化反应；⑥产物再由二氧化钛表面脱离..光催化有什么样の物理特征答：在自然界中;二氧化钛以锐钛矿Anatase、金红石 Rutile及板钛矿 Brookite三种结晶组态存在..其中最常见及最广泛使用の是前面两种组态;后者则极为罕见..用来作为光催化材料の二氧化钛为锐钛矿结晶或锐钛矿于金红石の混合结晶；而一般广泛被使用来作为工业颜料の钛白粉则为金红石结晶..这两种不同用途のTiO2 の比较如下表所示：※注：当物体分散成很微小颗粒时纳米级;可以发挥强大之功效..什么是纳米技术答：纳米科技为纳米尺寸下の科学技术..纳米英文是nanometer;是长度の单位;数学符号为nm..一纳米为十亿分之一米1nm=1×10-9m;相当于十个原子串联起来の长度;若以一米比为地球直径;一纳米大约为一个玻璃珠の直径..一般の来说;只要尺寸在 0.1 到 100 纳米之间の材料结构の物理化学性质研究;和这种材料结构の制造、操纵和测量等技术和仪器の研发;都可以称作为纳米科学和技术..为什么选择TiO2作为光催化剂答：二氧化钛titanium oxide;TiO2又名氧化钛或钛白;化学式为TiO2;俗称钛白粉;是应用最广、用量最大の一种白色颜料..其产量占有全球颜料总产量の70%..二氧化钛原本就与人类の生活息息相关;因其无毒无害;故应用の层面相当广泛2000年日本在约18.3万公吨二氧化钛の需求中;45%用在涂料、油墨/颜料占20%、合成塑胶占10%、造纸占10%;其它应用包括橡胶、化学纤维、电容器、化妆品、食品合计占14%..全球在1999年共需求二氧化钛382万吨;也是以在涂料の消耗量占多数57%;其次为塑胶、造纸..二氧化钛常以锐钛型anatase; A type、金红石型rutile; R type及板钛型brookite三种结晶组态存在自然界中;其中锐钛型与金红石型结构使用最为广范..二氧化钛是不溶于水の白色固体;它具无毒の特性;它与氧化铁或其它氧化物合用可做为色釉或色素;常用于化妆品工业及食品工业中;是世界标准の食品添加物;CAS序号为#13463.67.7..一般被使用在颜料上の钛白粉及抗UVの化妆品の二氧化钛为锐钛型或是锐钛型与金红石型掺杂の结构;而用来作为光催化材料の二氧化钛则为锐钛型结构..二氧化钛の化学稳定度相当高;除热浓硫酸之外;其它溶剂如水、有机溶剂均难以溶解..二氧化钛在室温时为绝缘体;高温时具有少许の导电性;当经过紫外光照射时会诱发半导体の导电性..TiO2因具有强大の氧化还原能力、高化学稳定度及无毒の特性;常被用来作为光催化の材料..二氧化钛の使用安全吗答：由美国食品及药物委员会FDA之食品测试研究所证明二氧化钛TiO2为一安全物质并对人类无害..TiO2亦被广泛应用于食品、日用品、化妆品及耕种中..TiO2光催化反应仅为表面反应;系单纯使附接触在表面の物质与游离基 Radical·OH基反应与臭氧净化机理不同;在空气中几乎不可能释出游离基 Radical;对人体完全没有影响..另外;二氧化钛TiO2在此作用中不会产生额外副产物;纯由可见光及紫外线引发の作用..光催化可以分解哪些污染物答：经过光照以后;会分解有机物质;如碳氢化合物;以我们日常生活の环境来说;病毒、细菌、霉菌、气味分子、有机颜料、污垢都可分解;绝大多数气味分子都是有机化合物;都是光催化分解の对象;故不仅会分解厨房の油烟味等令人不快の味道;也会分解香味..光催化の使用效果会持续多久答：光催化の效果是久性の..纳米二氧化钛硬度会保证一般程度の触摸、洗涤等不会损害二氧化钛涂层の表面完整性;但若是刻意以钢刷刷洗还是会被磨损..另外纳米二氧化钛不溶于水;且具有抗酸碱性..光催化分解物是否对人体有害答：不会;由于导致细菌;臭气产生の物质为有机物;有机化合物被光催化分解;变成二氧化碳和水;对人体当然无害..被分解后不产生别の有害物质..光催化失效都有哪些条件答：一般失效分为物理失效和化学失效..化学失效：光催化の主要成分是纳米TiO2;其化学性能十分稳定;它不溶解于除氟酸和加热浓硫酸及熔化碱以外の酸、碱、水、有机溶剂等..在常温、常压下不与三氧化硫SO3氯气等反应活性较强の气体反应..到目前为止有关光催化因与其他物质发生化学反应而失效の现象还没有发现..物理失效:主要指纳米二氧化钛涂层被其他物质覆盖如灰尘或者被硬物损伤了表面而导致光催化失效..室内相对湿度对光催化の活性有没有影响答：因为光催化の反应只需要很少量の水来产生自由氢氧基;在北方干燥地区湿度低の情况下;空气中の水份都已经是过量の了;另外;有机物分解后都会有水生成;这样这部分水可以重新利用；在湿度高の情况下;即使是在纳米二氧化钛表面有水膜覆盖;也不会影响到它の活性;因为光催化已经成功地应用于水处理领域..因此可以说光催化の活性与室内の相对湿度没有太大の关联;也不会因此对于光催化の活性产生影响..光催化能直接防尘吗答：光催化不能直接防尘..光催化能有效分解各种细菌和有机污染物;破坏细菌の细胞膜;抑制细菌の活性;分解甲醛、苯、氨、VOC等有害气体;但是对灰尘这类无机物没有分解作用;但是由于光催化有亲水效果;保持物体表面清洁干净;防止粉尘和其它有机物粘贴;达到防尘效果..。
二氧化钛及其应用一、二氧化钛的性质二氧化钛（化学式：TiO₂）是白色固体或粉末状的两性氧化物，分子量为79.83。
1、晶型的性质：TiO2存在金红石型、锐钛型、板钛型等三种主要晶型。
2、光学性质：由于TiO2纳米粒子既能散射又能吸收紫外线，故它具有很强的紫外线屏蔽性。
常作为防晒剂掺入纺织纤维中，超细的二氧化钛粉末也被加入进防晒霜膏中制成防晒化妆品。
3、物理性质：TiO2熔点很高，也被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
TiO2光泽度及硬度较高，具有最佳的不透明性、最佳白度和光亮度可以用作白色无机颜料、搪瓷的消光剂。
TiO2具有半导体的性能对电子工业非常重要，该工业领域利用上述特性，生产陶瓷电容器等电子元器件。
4、化学性质：TiO2无毒、不溶于水或者稀硫酸，且因为化学性质稳定、不易起变化，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料。
二、二氧化钛光催化原理在众多半导体光催化材料中，TiO2以其化学性质稳定、氧化-还原性强、抗腐蚀、无毒及成本低而成为目前最为广泛使用的半导体光催化剂。
TiO2的三种晶型中板钛矿的光催化性能和稳定性最差，基本没有相关的研究和应用。
金红石是常用的白色涂料和防紫外线材料，对紫外线有非常强的屏蔽作用，在工业涂料和化妆品方面有着广泛的应用。
锐钛型具有更高的光催化活性能够直接利用太阳光中的紫外光进行光催化降解，而且不会引起二次污染。
因此，锐钛矿是常用的处理环境污染方面问题的光催化材料。
锐钛矿受到波长小于或等于387.5nm的光(紫外光)照射时，价带的电子就会获得光子的能量而跃迁形成光生电子e-。
如果把分散在溶液中的每一颗TiO2粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子在电场的作用下分别迁移到TiO2表面不同的位置。
TiO2表面的光生电子e-易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，生成超氧自由基·O2-；而h+则可氧化吸附于TiO2表面的有机物或先把吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成羟基自由基·OH；·OH和·O2-，其氧化能力极强几乎能够使各种有机物的化学键断裂，因而能氧化绝大部分的有机物及无机污染物，将其矿化为无机小分子、CO2和H2O等物质。
纳米二氧化钛的制备方法和应用摘要：阐述了纳米二氧化钛的制备方法，并对其不同特性的应用领域做了详细介绍。
主要介绍了纳米二氧化钛在化妆品、涂料、光催化防雾自洁等方面的应用。
关键字：纳米二氧化钛气相法物相法化妆品中的应用抗菌塑料1、前言纳米材料是任何至少有一个维度的尺寸在纳米尺度，约为1~100nm。
它的尺寸大于原子簇小雨通常的微粉。
当小粒子尺寸进入纳米量级是，其本身就具有了尺寸效应、量子效应、界面效应、库伦堵塞与量子隧穿等特性。
成为未来材料发展的热点。
纳米二氧化钛是尤其重要的一种，它有着粒径小、磁性强、光催化、表面活性大、比表面积大等特性，晶体具有防紫外线、可见光透过、颜色效应和光催化等特性。
所以纳米二氧化钛被广泛应用光催化、环境保护、化妆品、陶瓷、建筑、涂料等多个领域。
因此纳米二氧化钛的发展有着很大的前景，成为材料领域重要的研究课题。
2、纳米二氧化钛的制备方法纳米二氧化钛的制备方法可分为气相法和液相法。
本文介绍几种常用的方法。
2·1 气相法气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变为气体，是之在气体状态下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米粒子的方法。
此类反应大多是在高温下瞬时完成的，对反应器的构型、设备的材质、加热及进料方式等均有很高的要求。
气相法主要有TiCl4气相氧化法、真空蒸发—冷凝法、四氯化钛氢氧火焰法、气体颜料燃烧法。
2.1.1 四氯化钛气相氧化法此法多是以四氯化钛为原料，以氧气为氧源，以氮气为载气，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。
其反应式如下:TiCl4(g)+O2(g) =TiO2(s)+2Cl2(g)可利用气相氧化法制备出金红石型二氧化钛。
研究发现氧气预热温度越高,分布越窄、微粒粒径越小,随着晶型转化促进剂浓度增加粒径尺寸减小,随停留时间延长、晶型转化促进剂的增加，金红石相含量增大。
这种方法的自动化程度高，但有二氧化钛粒子遇冷壁结疤的问题没能很好解决.2.1.2 真空蒸发- 冷凝法此法是在真空反应器中通入惰性气体，并保持一定的压力,然后对蒸发物质进行真空加热蒸发, 蒸汽被液氮冷凝成超细微粒。
苏州科技大学材料科技进展化学生物与材料工程学院材料化学专业题目：纳米二氧化钛的制备及光催化*名：**学号：**********指导老师：***起止时间：5月20日——6月8日纳米二氧化钛的制备及光催化吕岩（苏州科技学院，化学与生物工程材料学院，江苏，苏州，215009）摘要:纳米二氧化钛是种重要的纳米材料，其在众多领域有着广泛的应用。
本文主要介绍纳米二氧化钛的多种制备方法，包括化学气相法(化学气相沉积法、化学气相水解法等)、液相法( 溶胶凝胶法、沉淀法、水热合成法等)两大类,并分析了各种工艺的优劣。
并介绍纳米二氧化钛光催化反应原理,基本方法,影响因素,及其广泛的应用。
通过介绍纳米二氧化钛的制备及光催化的研究，更深刻理解其在生产生活中应用。
关键词：纳米TiO2，制备方法，光催化.The study on preparation of nanometer TiO2 and photocatalyticLv Yan(University of Science and Technology of Suzhou,School of Chemical and Biological Engineering Materials,Jiangsu,Suzhou,215009) Abstract: A s an important nanomaterial nanometer TiO2 has wide app lications in many fields, such as environmental production. Preparation methods of nanomaterial TiO2w ere briefly summarized, including chemical gas phase method( CVD and chem ical gas phase hydro lysis method etc. ) and liquid phase method( sol- gelmethod, precipitation method, hydrothermal synthesismethod etc. ). The advan tages and disadvanges o f everym ethod w ere analyzed. Introduce nano TiO2reaction principle, basic method, influence factors, and its wide application. Through the introduction of the preparation of nano TiO2 research, a deeper understanding of its application in the production and living.Key words: nanometer T iO2; preparation method, photocatalysis引言：纳米二氧化钛是一种新型的光催化无机功能材料，由于其粒径在1~ 100 nm 之间, 具有粒径小、比表面积大表面活性高、分散性好等特点, 表现出独特的物理化学性质。
新型纳米材料对环境污染物的高效吸附能力随着工业的不断发展，城市化进程的加快，环境污染问题日益严重，各种污染物在空气、土壤、水体中大量存在，严重威胁到人类健康和生态环境的稳定。
因此，寻找有效的技术手段去治理环境污染成为了当前亟待解决的问题之一。
而新型纳米材料作为一种新型的材料，在环境治理中具有独特的优势，尤其是其高效吸附污染物的特性，成为了环境治理领域不可或缺的重要手段之一。
一、纳米材料的定义及种类纳米材料，是一种具有尺寸在纳米级别的物质，通常指尺寸在1-100纳米之间的物质。
由于其尺寸非常微小，因此其表面的比表面积很大，因而具有很强的表面反应活性及特异性。
目前，制备纳米材料的方法有许多，包括热焙、溶胶凝胶法、溶液法、等离子体工艺、溅射法、磁控溅射法等多种方法，利用这些方法可以制备出各种具有不同物理化学性质的纳米材料，用于解决不同的环境问题。
二、纳米材料的高效吸附污染物的机制一般来说，污染物的吸附是指污染物分子或者离子在材料表面附着形成气态分子或者固体物质上的过程。
纳米材料的高效吸附污染物主要是由于纳米材料表面的物理特性和化学性质所引起。
纳米材料的高比表面积，表面的反应活性高，吸附能力强，因此能够将污染物持续地吸附收集在表面上。
此外，纳米材料比普通材料更具有化学性，因此可以与污染物形成更强的化学吸附和离子交换，从而提高吸附的效果。
相比较于其他治理技术，纳米材料的高效吸附能力可以快速、高效地去除污染物，并且其可以被再次利用，大大减少了环境治理的成本。
三、纳米材料在治理环境污染中的应用1. 空气污染治理空气污染是城市治理中的一大难题，空气中的各类有害污染物危害人体健康。
纳米材料在空气治理中的应用，能够高效吸附空气中的有害气体，其中以纳米二氧化钛的应用最为广泛。
纳米二氧化钛具有高比表面积、良好的吸附性能、光催化降解等特点，可以吸附二氧化碳、二氧化硫等污染物，降低空气中的污染物浓度。
2. 水污染治理水污染不仅对人体健康造成威胁，而且对水生生物生态系统和自然环境造成严重的危害。
08021101 李倩茹二氧化钛纳米材料的合成、性质、改性和应用摘要：本文对二氧化钛纳米材料的合成方法，主要性质，与其他离子的掺杂改性及在环境光催化、涂料、传感器、化妆品等方面的应用进行了概述。
1.前言：纳米科学所研究的领域是人类过去很少涉及的非宏观、非微观的中间领域，这从很大程度上开辟了人类认识物质世界的新层次，也使人们改造自然的能力直接延伸到分子、原子水平，标志着人类的科学技术进入了一个新时代，即纳米科技时代。
而以纳米新科技为中心的新科技革命也将成为21世纪的主导。
新材料的研究和开发是推动世界经济发展的关键因素，近年来对于材料在纳米尺度上的研究使得许多材料在催化、光学、电磁学、热学、电子学、传感器、力学等方面都表现出不同于传统材料的特性，以此为基础，纳米物理学、纳米化学、纳米电子学、纳米生物学等纷纷相继问世，它们引起了世界各国科学工作者的浓厚兴趣，形成了当今国际上研究的新潮流、新趋势。
二氧化钛作为一种半导体氧化物，因在光催化、太阳能转化、传感器及介孔膜等领域的广泛应用而成为研究最多的氧化物之一。
2.TiO2纳米结构的合成方法：纳米TiO2的制备方法多种多样。
始发原料可以是TiCl4、Ti(OR)4、TiO(OH)2或TiOSO4、Ti(SO4)2以及金属Ti和普通粒级的TiO2等。
按反应物状态可分为气相法和液相法两大类[1]。
气相法是直接利用气体或通过各种手段将物质转变为气态，使之在气态下发生物理变化或化学反应，并生成纳米粒子的方法。
利用此法可以制取纯度高、团聚少、粒度小且粒径分布窄、烧结活性高的纳米粉体。
气相法中有优势的合成方法有TiCl4气相水解法和钛醇盐气相水解法。
液相法是制备各种氧化物微粒的最主要方法。
其基本原理是选择一种或多种合适的可溶性金属盐类，按一定组成配制成溶液，通过沉淀、蒸发、升华、水解等化学反应或过程对材料的微观结构和性能进行剪裁，从而制得具有特定组成和结构的纳米粉体。
液相法目前用的比较多，主要有溶胶-凝胶法、水热合成法和微乳液法。
新型环境净化材料——纳米二氧化钛摘要：本文主要通过对纳米二氧化钛结构及性能的介绍，引出其应用，特别是在环境净化方面的应用。
纳米二氧化钛是一种新型环境净化材料，有板铁矿、锐铁矿和金红石三种晶体结构，具有良好的光催化性能及亲水性，这也是其在环境净化方面的应用基础，主要用于净化水、空气和杀菌，另外还可做建筑涂料。
本文着重介绍了其在废水处理方面的应用，有处理染料废水、处理农业废水和处理含表面活性剂的废水、处理含油废水和处理造纸废水。
制备方法主要有：溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、钛醇盐的气相水解法以及液相沉淀法其中液相沉淀法又包括直接沉淀法、均匀沉淀法以及共沉淀法。
关键字：环境；材料；净化；纳米二氧化钛；结构；性能；应用；光催化技术目录1 绪论 (2)2 TiO2的结构 (2)2.1 晶格结构 (2)2.2 表面结构 (3)3 纳米TiO2的性质 (3)3.1 晶型的性质 (3)3.2光学性质 (3)3.3 半导体性质 (4)4环境功能纳米TiO2的应用 (4)4.1在废水处理中的应用 (4)4.2在空气净化方面的应用 (6)4.3 纳米TiO2改性建筑涂料 (6)5 纳米TiO2的制备 (7)5.1 溶胶-凝胶法 (7)5.2化学气相沉积法 (8)5.3 钛醇盐的气相水解法 (9)5.4 液相沉淀法 (9)参考文献 (11)1 绪论1988年第1届IVMRS国际会议(东京)上首先提出了环境调和材料。
环境调和材料(简称环境材料)是指与生态环境和谐或能共存的材料，日本的铃木、山本等提出，环境负担最小，而再循环利用率最高的材料称为环境材料。
它包括节能材料；再循环材料；净化材料；增进健康材料；调光、调温、调湿材料；调节环境材料(包括树木)。
其中净化材料指可净化或吸附有害物质的材料或物质。
[1]纳米TiO2光催化杀菌是目前环境净化的研究热点。
纳米TiO2光催化技术始于1972年Fujishima和Hondar做的关于光辐照二氧化钦可持续发生氧化还原反应的研究。
1985年，Matasunaga等使用Ti/Pt 催化剂在近紫外光照射下6 0 —120 min内杀灭了水中的微生物。
自此二氧化钛光催化杀菌的研究日益受到重视，研究对象也逐渐扩展至水体及空气中的病毒、细菌、真菌等。
光催化氧化杀菌具有显著的优点:无需昂贵的氧化试剂，空气中的纳米TiO2氧就可作为氧化剂；而二氧化钦催化剂价格低廉，无毒，化学及光化学性质稳定；自然光中的紫外光就可作为光源激发催化剂，因此无需能源，系统维护费用低；氧化还原反应无选择性，可以杀灭大多数的微生物。
[2]2.TiO2的结构2.1 晶格结构二氧化钛有板铁矿、锐铁矿和金红石三种晶体结构，其组成结构的基本单位均是TiO6八面体，区别在于TiO6八面体通过共用顶点还是共边组成骨架，见图2-l。
锐钛矿结构是由TiO6八面体共边组成，而金红石和板钛矿结构则是由八面体共顶点且共边组成。
金红石、锐钛矿和铁钛矿的基本结构单元列于图2-2图2-1 TiO结构单元的连接板钛矿和锐钛矿是TiO2的低温相，金红石是TiO2的高温相。
锐钛矿和板钛矿到金红石的相转化温度一般为500—600℃。
金红石型TiO2有很强的遮盖力和着色力，且对紫外线有较强的屏蔽作用，锐钛矿型TiO2的光催化活性最高。
2.2表面结构金红石型表面上存在三种典型的原子空位，分别为晶格氧、单桥氧和双桥氧空位。
光电子能谱(UPS)和IPS研究结果表明：在～6eV所对应的全充满的价带是由O2P轨道组成，而空的导带由Ti的3d，4s和4p轨道组成，Ti3d决定导带的较低位置。
低于费米能级～0.8eV弱的发射峰与O原子缺位所诱导的Ti3d派生能级有关。
锐钛矿二氧化钛与金红石相似，～0.8eV的发射峰被确定为Ti3+表面缺陷。
Konstantin等人的研究则发现，在锐钛矿TiO2表面发现有羟基、五配位和四配位Ti4+，T3+存在。
Stelhow等人的理论计算结果表明，锐钛矿型Ti02的价带主要为O2p和Ti3d轨道组成，O2p轨道贡献较大，TiO2禁带宽度大约为10eV，但实测值大约为3.0～3.5eV。
[3]3.纳米TiO2的性质3.1晶型的性质TiO2存在金红石型、锐钛型、板钛型等三种主要晶型。
板钛型是不稳定的晶型，在650℃时会直接转化为金红石型。
板钛型只存在于自然界的矿石中，数量也不多。
它不能用合成的方法来制造，在工业上没有实用价值。
锐钛型在常温下是稳定的，但在高温下却要向金红石型转化。
纳米TiO2有很高的化学稳定性、无毒性、非迁移性，完全可与食品接触。
金红石型纳米TiO2的耐候性、热稳定性、化学稳定性均优于锐钛型。
3.2光学性质纳米TiO2晶体的光学性质服从瑞利（Rayleigh）光散射理论，能透过可见光图2-2 基本结构单元及散射波长更短的紫外光，表明这种粒子具有透明性和散射紫外线的能力，普通TiO2具有一定的吸收紫外线的能力。
纳米TiO2粒径很小，因而活性较大，吸收紫外线的能力很强。
由于TiO2纳米粒子既能散射又能吸收紫外线，故它具有很强的紫外线屏蔽性。
3.3半导体性能由于存在着显著的量子尺寸效应，纳米TiO2具有特殊的光物理和光化学性质。
当粒子尺寸与其激子玻尔半径相近时，随着粒子尺寸的减小，半导体粒子的有效带隙增加，其相应的吸收光谱与荧光光谱发生蓝移，从而在能带中形成一系列分立的能级。
近年来对纳米TiO2的研究表明，纳米粒子的光催化活性明显优于相应的体相材料。
[4]4.环境功能TiO2的应用纳米TiO2作为一种21世纪的新型多功能材料，广泛应用于环境保护、化妆品、涂料、特殊材料的制备以及医药等方面。
本文主要介绍其在环境保护方面的应用，这也是目前环境研究的热点。
4.1在废水处理中的应用光催化降解水中有机污染物是一项新兴的水处理技术。
这项新的多相光催化污染治理技术因其能耗低，工艺简单，反应条件温和，可减少二次污染等特点，在环境保护中日益受到人们的重视。
纳米TiO2能有效地将废水中的有机物降解为CO2、H2O、PO43-、N03-、卤素等无机小分子，达到安全无机化的目的，染料废水、农药废水、表面活性剂、氟里昂、含油废水等都可以被纳米TiO2所氧化降解。
[5]4.1.1光催化机理借助于太阳光中的3％～4％的紫外光，利用二氧化钛作载体处理有机污染物，称为光催化降解处理技术。
[6]半导体粒子的能带结构一般由低能的价带和高能的导带构成，价带和导带之间存在禁带，半导体的禁带宽度一般在3.0eV以下。
当能量大于或等于能隙的光(hν=Eg)照射到半导体时，半导体微粒吸收光产生电子-空穴对。
与金属不同，半导体粒子的能带间缺少连续区域，电子-空穴对一般有皮秒级的寿命，足以使光生电子和光生空穴对经由禁带向来自溶液或气相的吸附在半导体表面的物种转移电荷。
空穴可以夺取半导体颗粒表面被吸附物质或溶剂中的电子，使原本不吸收光的物质被活化并被氧化，电子受体通过接受表面的电子而被还原。
下面具体分析半导体TiO2作为光催化剂的光催化原理。
多数场合里，光催化反应都离不开空气和水溶液，这是因为氧气或水分子和光生电子及光生空穴结合产生化学性质极为活泼的自由基基团，主要的自由基及反应历程可由以下的系列式子来表示。
当TiO2被波长小于385nm的光照射后，能够被激发产生光生电子-空穴对，激态的导带电子和价带空穴又能重新合并，使光能以热能或其他形式散发掉。
TiO2 + hν → Ti O2 + h+ + e-（4-1）H ++ e- →复合 + 能量（4-2）当催化剂存在合适的俘获剂或表面缺陷时，电子和空穴的重新复合得到抑制，在它们复合之前，就会在催化剂表面发生氧化一还原反应。
价带空穴是良好的氧化剂，导带的电子是良好的还原剂。
大多数光催化氧化反应是直接或间接的利用空穴的氧化能。
在光催化半导体中，空穴具有更大的反应活性，是携带量子的主要部分，一般与表面吸附的H2O2或OH-离子反应形成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)。
H2O + h+ → ·OH + H+ (4-3)OH- + h+ → ·OH (4-4)电子与表面吸附的氧分子反应，分子氧不仅参与还原反应，还是表面羟基自由基的另外一个来源，具体的反应式如下：O2 + e- →·O2 (4-5)H2O +·O2→·OOH + OH-(4-6)2·OOH → O2 + H2O2 (4-7) ·OOH + H2O+ e-→ H2O2 + OH-(4-8)H2O2 + e- → ·OH + OH- (4-9)另外Sclafani和Herraman通过对Ti02光电导率的测定，证实了在光催化反应中·02-的存在，一个可能发生的反应就是：H2O2 +·O2 →·OH + OH- (2-10) 上面的式子中产生了非常活泼羟基自由基(·OH)、超氧离子自由基(·02-)以及·OOH自由基，这些都是氧化性很强的活泼自由基，能够将各种有机物直接氧化为CO2，H2O等无机小分子。
而且因为它们的氧化能力强，使氧化反应一般不停留在中间步骤，不产生中间产物。
[7]4.1.2处理染料废水染料废水中含有苯环、氨基、偶氮基团等致癌物质，常规方法处理水溶性染料的降解效率通常很低。
研究发现，用Ti02/Si02体系能够很迅速地降解R-6G染料。
采用Ti02/Si02光催化降解染料不仅能有效地破坏染料中的发色基团，而且可以破坏染料分子中的芳香基团，达到完全降解的目的。
4.1.3处理农业废水纳米Ti02光催化降解有机磷农药时，只需向反应液中加入微量的Fe3+就可以大大提高COD的去除率及无机磷的回收率。
4.1.4处理含表面活性剂的废水含表面活性剂的废水不但容易产生异味和泡沫，而且还会影响废水的可生化性。
非离子型和阳离子型表面活性剂不但很难生物降解，有时还会产生有毒或者不能溶解的中间体。
采用纳米Ti02光催化分解表面活性剂已取得了较好的效果，研究发现，苯环比烷基或烷氧基更容易断链降解实现无机化，直链部分降解速度极慢，这是因为苯环中的π电子可能被空穴移到Ti02表面上，生成阳离子自由基的缘故。
虽然表面活性剂中的链烷烃部分采用光催化降解反应还较难完全氧化成C02，但随着表面活性剂苯环部分的破坏，表面活性及毒性大为降低，生成的长链烷烃副产物对环境的危害明显减少，目前国内外公认将此法用于废水中表面活性剂的处理，这具有很大的吸引力。
4.1.5处理含油废水石油工业的不断发展，促进了各国经济的发展，同时也产生了十分严重的环境污染问题，含油废水就是其中较为严重的污染之一。
处理这种不溶于水且密度粉体处理含油废水，其降比水小的油污，一直是人们关注的难题。
