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第5期纳米科技No．5
2008年10月Nanoscience&NanotechnologyOctober2008

纳米材料在环境保护中的应用

朱光威，许国根
(西安第二炮兵工程学院503室，陕西西安710025)

摘要：介绍了纳米材料的吸附和光催化作用，综述了纳米材料在废水处理、废气处理、固体垃圾
处理、环境监测等方面的应用，并对纳米材料在环境保护方面的应用前景进行了展望。
关键词：纳米材料；环境保护；吸附；催化降解

ApplicationofNano-materialinEnvironmentProtection

ZHUGuang-wei，XUGuo—gen
(CollegeoftheSecondArtilleryEngineeringofPLA，Xi'an710025，China)

Abstract：Theadsorptionandraycatalyzeperformanceofnano—materialisbrieflyintroduced．Theapplicationofnano—

materialinwastewaterdisposal，airpollution，solidrubbishdisposalandenvironmentmonitoringisstated．Thedevelopment

inapplicationinenvironmentprotectionisalsoproposed．

Keywords：nano—material；environmentprotection；adsorption；catalyzeanddecompound
、

中图分类号：TQ174．1+4文献标识码：A文章编号：1812—1918(2008)05—0019—04

0引言行为，其发生的过程与吸附剂固体表面特征密切
相关。对于纳米粒子的吸附机理，目前普遍认为，
纳米技术是20世纪80年代迅速发展起来纳米粒子的吸附作用主要是由于纳米粒子的表面
的一门交叉性综合学科，包括纳米材料和纳米结羟基作用。纳米粒子表面存在的羟基能够和某些
构两部分。纳米材料是指平均粒径在纳米量级阳离子键合，从而达到表观上对金属离子或有机
(1～100nm)范围内的固体材料的总称。纳米材料物产生吸附作用。另外，纳米离子具有大的比表面
又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒积，也是纳米粒子吸附作用的重要原因【IJ。一种良
子的表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应影响好的吸附剂，必须满足比表面积大，内部具有网络
物质的结构和性质。人们发现，当物质被粉碎到结构的微孔通道，吸附容量大等条件，而颗粒的比
纳米微粒时，所得的纳米材料不仅光、电、磁特性表面积与颗粒的直径成反比。粒子直径减小到纳
发生变化，而且具有辐射、吸收、催化、杀菌、吸附米级，会引起比表面积的迅速增加，例如，纳米氧
等许多新的特性。发展纳米技术已成为世界性的化锡粒径为10nm时比表面积为90．3m2／g，5nrn时
重大科学技术活动O比表面积增加到181m2／g，而当粒径小于2nm时，
比表面积猛增到450mZ]g[21。由于纳米粒子具有高
1纳米材料的吸附和光催化作用
的比表面积，使它具有优越的吸附性能，在制备高

吸附是气体吸附质在固体吸附剂表面发生的性能吸附剂方面表现出巨大的潜力，提供了在环
境治理方面应用的可能性。
目前利用光催化作用的主要是TiO。普通的
收稿日期：2008—06—02

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第5卷第5期纳米材料与应用Vol_5No．5
2008年l0月Nanomaterial&ApplicationOctober2008

TiO：的光催化能力较弱，但纳米级锐钛型TiO。晶解脱色，结果反应仅10min，脱色率就达到97．4％。
体具有很强的光催化能力，这与颗粒的粒径有直活性绿染料废水的处理、酸性蓝染料的光催化降
接的关系。TiO颗粒粒径从3Onto减小到1Onto解和活性艳红x一3B的氧化脱色等都取得了良好
时，其光催化降解苯酚的活性上升了45％。TiO：作的效果。
为光催化剂用于环境治理，比传统的生物法处理用浸涂法制备的纳米TiO：或者用空心玻璃
工艺优越，主要表现在：①反应条件温和，能耗低，球负载TiO可以漂浮于水面，对水面上的油层、
在阳光下或在紫外线辐射下即可发挥作用；②反辛烷等具有良好的光催化降解作用，这无疑给清
应速度快，在几分钟到数小时有机物的降解即告除海洋石油污染提供了一种可以实施的有效方
完成；③降解没有选择性，能降解任何有机物，特法。
别是多环芳烃和多氯联苯类化合物也能被正常降至今已知，该方法能处理80余种有毒化合物，
解；④消除二次污染，把有机物彻底降解成CO。和可以将水中的卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、染
H20。料、硝基芳烃、取代