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负载型纳米薄膜的制备及光催化氧化降解有机污水
摘要：
本文综述了负载型纳米薄膜的制备、结构及应用于光催化氧化降解有机污水。首先介绍了负载型纳米薄膜的概念、制备方法和表征技术。接着介绍了光催化氧化降解有机污水的机制及实验方法。最后，重点介绍了负载型纳米薄膜在光催化氧化降解有机污水方面的应用，包括钛酸盐、氧化铝等纳米薄膜的载体、催化剂和应用研究进展，并总结了其优点和不足之处。
关键词：负载型纳米薄膜；光催化氧化降解；有机污水；钛酸盐；氧化铝。
引言：
目前，水污染已成为世界范围内公认的大问题之一。水中污染物除去主要依靠于生物处理、化学处理，而光催化氧化降解有机污水作为一种经济、效果良好的水处理方法受到广泛关注。负载型纳米薄膜在光催化氧化降解有机污水方面展现出的优异性能，给人们带来了新的希望。因此，制备负载型纳米薄膜并探索其在光催化氧化降解有机污水方面的应用研究具有重要意义。
一、负载型纳米薄膜的制备方法
1.溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种古老的负载法，是将适量的金属离子和内部表面积大的基质与亲和力形成相溶的H2O溶胶，使其产生凝胶的过程。制备负载型纳米薄膜时，可选用金属有机化合物或者无机盐溶于溶剂中，溶胶在热处理中硬化成凝胶，再将凝胶压缩、干燥和煅烧制成负载型纳米薄膜。
2.真空蒸镀法
真空蒸镀法是一种常用的负载形式，可制备出具有高内部表面积的多孔负载型纳米薄膜。该法是将小颗粒状金属或氧化物蒸发入真空中，沉积到样品表面并缩成球状颗粒，组成高度致密的多孔结构。真空蒸镀法需要考虑样品与真空室之间的热扩散系数和和带热输出的控制等因素。
3.气相淀积法
气相淀积法是一种将小颗粒沉积到具有大内表面积载体上的技术，该法具有操作简便、反应快速、易于大规模生产的优点，是最常用的制备方法之一。
二、光催化氧化降解机制及实验方法
光催化氧化降解有机污水的机制主要有以下三步：
1.光电子激发
光在半导体表面产生电子空穴对，激发半导体表面的光催化反应。
2.活性氧生成
半导体表面的光电子与水中的氧反应，生成活性氧。
3.质子迁移和氧化反应
氧中的电子转移到活性氧中，形成O2+和O-(·OH)自由基。这些自由基与水中的有机物质发生氧化反应，进而实现有机污染物的降解。
光催化氧化降解的实验方法一般有：HPLC检测法、TOC检测法、UV-Vis光谱法、电化学阻抗法和X射线光电子能谱分析法等。
三、负载型纳米薄膜在光催化氧化降解有机污水方面的应用
1.钛酸盐负载型纳米薄膜
钛酸盐是光催化氧化降解有机污水的一种常见载体，由于其光催化活性高，在工业等领域得到了广泛应用。采用溶胶-凝胶法将TiO2纳米薄膜催化剂负载到多孔氧化铝和氧化锌薄膜上，可以极大地提高其相对纯TiO2的催化活性。有研究表明，采用气相淀积法促进TiO2纳米薄膜的形成，可以实现对钠桥反硝化菌的快速移除和去除有机污染物等。
2.氧化铝负载型纳米薄膜
氧化铝是优良的载体，生物学稳定性好并具有氧化铝自身良好的生物渗透性和吸附性。采用含有负载型TiO2的氧化铝分散体系，使其光催化活性增强。同时，负载型ZnO-TiO2/Al2O3薄膜也可在光催化降解二甲基亚砜废水中起到显著的降解作用。
四、结论和展望
负载型纳米薄膜在光催化氧化降解有机污水方面的应用研究已有了重要的成果，而且在工业领域中得到了广泛应用。但是，负载型纳米薄膜还有许多不足之处，包括工业规模的制备难度、生产成本高昂以及缺乏规范化方法等。因此，在未来的研究中，应进一步完善其制备技术，降低制备成本，以实现更广泛的应用。同时，需要优化光催化氧化降解实验的参数设置，以提高其效率和稳定性。