《光催化纳米材料在环境保护中的应用现状》齐海浪

大气治理。大气中的有害气体，常见如CO、SO₂、NOx等，不仅是造成酸雨、光化学烟雾、温室效应的罪魁祸首，还直接危害人体的健康。利用光催化纳米材料，可对低浓度有害气体进行降解；配合过滤技术，还能净化空气。现有研究发现，可在载体表面涂抹TiO₂材料，对有害气体进行吸附，并转化为无害气体。研究表明，在TiO₂材料中掺杂WO₃，能提高催化剂的活性，用于空调制作，可以杀菌、净化空气。此外，使用紫外光照射TiO₂材料，可降低室内甲醛、乙醛的浓度。但是，该材料只能处理低浓度的有害气体，在高浓度气体中，催化活性会不断降低，直至完全失活。

利用光催化纳米材料进行水污染治理。第一，无机废水处理。在光催化纳米材料的表面，无机物的光化学活性强，材料经激发后，会氧化低氧化态的有毒无机物，还原高氧化态的有毒无机物，从而降解无机污染。在这个过程中，由于水体中的重金属种类多，且部分重金属具有回收价值，利用TiO₂材料可以吸附汞、银等离子，实现重金属的回收再利用。第二，有机废水处理。根据有机废水的分类，将光催化纳米材料的应用归纳总结为5类：1.农药废水。以含硫农药为例将TiO2和 SnO2复合使用，发生氧化反应后可实现降解效果。2化工废水。化工废水中的污染物较多，例如甲醇、乙醇、苯类、乙烯基二胺、苯甲酸等。利用TiO₂材料，可以快速降解，消除污染物的危害。结合实践，将人工采光技术、TiO2材料相结合，可将多氯联苯物质降解为 CO₂和H₂O。3.含油废水。石油开采和运输期间，含油废水会污染海域环境，利用TiO₂材料可以降解油污。具体应用中，先在空心玻璃球载体中，采用浸涂-热处理法制备TiO₂；然后依照相关规定，控制负载量和晶型，利用此催化剂可以对水体表面的浮油进行降解。4.印染废水。印染废水中的有害物质主要是苯环、胺基。在溶解氧条件下，利用TiO2材料可将上述污染物转化为矿化有机物，期间不会出现二次污染。5.造纸废水。造纸废水中的总碳含量高，利用光沉积法制备的催化剂（RU/TiO₂），有机总碳的去除率达到99.6% 以上，实现废水脱色的目标。第三，自来水净化。自来水是从地表和地下水源获得，净化时的重点是清除悬浮物，但细菌、胶体物质的降解不完全。利用 TiO₂材料，不仅能降解有机物、无机物，还能进行杀菌。现有研究表明，可以使用玻璃纤维网固定TiO₂材料，形成催化膜后，直接对自来水进行净化，有机物的去除率能达到60%以上。

随着经济社会快速发展，人们的交通出行需求逐年增加，车辆、船舶、飞机等交通工具在行驶中，发动机产生的噪音大。人们长期处于噪音环境下，会危害身心健康，尤其是损伤神经系统功能。对此，利用TiO₂材料制作润滑剂，可在发动机的表面形成永久固态膜，既能提高润滑效果，又能降低噪音，延长发动机的寿命。

其他领域。第一，消毒杀菌剂。常见的消毒杀菌剂中，含有Cu²⁺、Ag⁺等离子，能促使细菌失活。但是，细菌死亡后，有毒组分会释放出来，因此杀菌效果不彻底。基于光照条件下，利用TiO₂材料会发生光化学氧化反应，降低生物体辅酶活性，不仅能杀死细菌，还能分解细菌死后释放的内毒素，实现彻底杀菌。现有研究表明，可在陶瓷表面涂抹TiO₂浆料，高温煅烧后可形成光催化薄膜，将其用在卫生间等部位，可以净化空气、消毒杀菌。第二，清洁涂料。光催化纳米材料能处理化纤，提高化纤的双亲性，即亲水性和疏水性。用于制作衣服、窗帘等，具有良好的自清洁能力。一方面，可减少化学洗涤剂的用量；另一方面，能减少污水的排放。第三，包装材料。食品在阳光的直接照射下，加快食物变质速度。在包装材料中，加入0.1%～0.5% 的 TiO₂材料，可以阻挡紫外光对食品的破坏，从而保持食品的新鲜度。此外，TiO₂材料自身的抗菌效果显著，果蔬采摘后会累积乙烯，两者结合后能将乙烯分解为CO₂和H₂O，从而实现保鲜效果。