纳米光催化材料有哪些应用?

2025-03-15 19:40:07
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回答1:

一、将纳米光催化材料用于可循环利用的水体净化光催化织物网,适用于城市黑臭水体的治理,对水体中有毒有机物进行分解,除臭,增加水体含氧量,重新恢复自净化能力,黑臭水变为清水。二把光催化功能织物做成窗帘、沙发坐垫、地毯等各类纺织品,赋予其优异的降解甲醛等气体污染物、抗菌抗紫外线等功能特性,达到净化室内空气的独特效果。

光催化材料能够在太阳光的作用下有效地降解污染物,各种光催化纳米材料已被研究用于液体或气体污染物的净化,被认为是最有前途的治理途径。 但如何将这类材料回收再利用却是关键性问题。考虑到棉织物疏松多孔的结构特点及亲水、天然、广泛应用的优势,课题组以其为负载模板,成功构筑了纳米光催化织物涂层,实现了纳米光催化材料的回收再利用,并且通过纳米光催化材料的交替层层组装,大幅提高了光催化效率。

该涂层织物对液体和气体污染物均具有优异的光降解活性,在模拟太阳光下,所有的涂层织物均能有效地降解污染气体(如甲醛等)和液体污染物(如罗丹明等),展示了优异的降解气体和液体污染物光催化活性。

回答2:

纳米光催化剂是污染物的克星,其作用机理简单来说(如下图所示)就是:纳米光催化剂在特定波长的光的照射下受激生成"电子一空穴"对(一种高能粒子),这种"电子一空穴"对和周围的水、氧气发生作用后,就具有了极强的氧化-还原能力,能将空气中甲醛、苯等污染物直接分解成无害无味的物质,以及破坏细菌的细胞壁,杀灭细菌并分解其丝网菌体,从而达到了消除空气污染的目的。 具体来说在光照下,如果光子的能量大于半导体禁带宽度,其价带上的电子(e-)就会被激发到导带上,同时在价带上产生空穴(h+)。光生空穴有很强的氧化能力,光生电子具有很强的还原能力,它们可以迁移到半导体表面的不同位置,与表面吸附的污染物发生氧化还原反应。

采用纳米半导体粒子[1]  作为光催化剂的理论基础在于:一方面,量子尺寸效应会使半导体能隙变宽,导带电位变得更负,而价带电位变得更正。这便使其获得了更强的氧化还原能力; 另一方面,纳米粒子的比表面积远远大于常规材料,一粒大米粒大小的纳米材料其表面积会相当于一个足球场那么大,高比表面使得纳米材料具有强大的吸附污染物的能力,这对提高催化反应的速度是十分有利的;而且,粒径越小,电子与空穴复合几率越小,电荷分离效果越好,从而导致催化活性的提高。

新氧纳米催化分解技术,是通过将纳米级二氧化钛材料与超大比表面积及轻质的炭基材,经特殊工艺烧结制备而成,并完成了该材料的量产化,从而彻底解决了传统催化技术效率低下的问题。

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