二氧化鈦的作用.docVIP

。 納米二氧化鈦的應用納米二氧化鈦作為一種高效、無毒的光催化劑，在環(huán)保領域的應用越來越受到人們的廣泛關注和重視?？咕牧霞{米TiO2以其優(yōu)異的抗菌性能成為開發(fā)研究的熱點之一，以期應用于水處理裝置、 醫(yī)療設備、 食品包裝、 建材（如抗菌地磚、 抗菌陶瓷衛(wèi)生設施、抗菌砂漿、抗菌涂料等）、化妝品、 紡織品、 日用品以及家用電器等各個領域。1、氣體凈化環(huán)境有害氣體可分為室內有害氣體和大氣污染氣體。室內有害氣體主要有裝飾材料等放出的甲醛及生活環(huán)境中產生的甲硫醇、硫化氫及氨氣等。TiO2通過光催化作用可將吸附于其表面的這些物質分解氧化，從而使空氣中這些物質的濃度降低，減輕或消除環(huán)境不適感。大氣污染氣體，主要是由汽車尾氣與工業(yè)廢氣等帶來的氮氧化物和硫氧化合物。利用納米TiO2的催化作用將這些氣體氧化成蒸汽壓低的硫酸和硝酸，在降雨過程中除去，從而達到降低大氣污染的目的。在居室、辦公室窗玻璃、陶瓷等建材表面涂敷TiO2光催化薄膜或在房間內安放TiO2光催化設備，均可有效地降解污染物，凈化室內空氣。利用納米TiO2開發(fā)出來的一種抗剝離光催化薄板，可利用太陽光有效去除空氣中的NOx氣體，而且薄板表面生成的HN03可由雨水沖洗掉，保證了催化劑活性的穩(wěn)定。2、抗菌除臭抗菌是指納米TiO2在光照下對環(huán)境中微生物的抑制或殺滅作用。TiO2光催化劑對綠膿桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等具有很強的殺菌能力。當細菌吸附于由納米二氧化鈦涂敷的光催化陶瓷表面時，TiO2被紫外光激發(fā)后產生的活性超氧離子自由基(O2-)和羥基自由基(OH)能穿透細菌的細胞壁，破壞細胞膜質，進入菌體，阻止成膜物質的傳輸，阻斷其呼吸系統(tǒng)和電子傳輸系統(tǒng)，從而有效地殺滅細菌，并抑制細菌分解有機物產生臭味物質(如H2S、SO2、硫醇等)。因此，納米TiO2能凈化空氣，具有除臭功能。3、處理有機污水工業(yè)污水和生活污水中含有大量的有機污染物，尤其是工業(yè)污水中含有大量的有毒、有害的有機物質，這些污染物用生物處理技術很難消除。許多學者對水中有機污染物光催化分解進行了系統(tǒng)的研究，結果表明以TiO2為光催化劑，在光照的條件下，可使水中的烴類、鹵代物、羧酸等發(fā)生氧化還原反應，并逐步降解，最終完全氧化為環(huán)境友好的CO2和H2O等無害物質。4、處理無機污水除有機物外，許多無機物在TiO2表面也具有光學活性，例如無機污水中的Cr6+接觸到TiO2催化劑表面時，能夠捕獲表面的光生電子而發(fā)生還原反應，使高價有毒的Cr6+降解為毒性較低或無毒的Cr3+，從而起到凈化污水的作用；一些重金屬離子如Pt4+，Hg2+，Au3+等，在催化劑表面也能夠捕獲電子而發(fā)生還原沉淀反應，可回收污水的無機重金屬離子。5、防霧、自清潔功能TiO2薄膜在光照下具有超親水性和超永久性，因此其具有防霧功能。如在汽車后視鏡上涂覆一層氧化鈦薄膜，即使空氣中的水分或者水蒸氣凝結，冷凝水也不會形成單個水滴，而是形成水膜均勻地鋪展在表面，所以表面不會發(fā)生光散射的霧。當有雨水沖過，在表面附著的雨水也會迅速擴散成為均勻的水膜，這樣就不會形成分散視線的水滴，使得后視鏡表面保持原有的光亮，提高行車的安全性。如果把高層建筑的窗玻璃、陶瓷等這些建材表面涂覆一層氧化鈦薄膜，利用氧化鈦的光催化反應就可以把吸附在氧化鈦表面的有機污染物分解為CO2和O2，同剩余的無機物一起可被雨水沖刷干凈，從而實現(xiàn)自清潔功能。6、抗菌塑料在日常生活中人們是離不開塑料制品的， 如衛(wèi)生間設施、 桌面、 垃圾箱、 廚房用具、 家用電器的塑料外殼、 食品包裝袋等等，由于溫度、 濕度合適，非常容易滋生感染細菌。 因此!，對此類材料進行抗菌處理是極其必要的。徐瑞芬等【2】利用納米TiO2作為無機抗菌劑， 研制抗菌廣譜長效的功能塑料。 結果表明：采用銳鈦礦型納米二氧化鈦,經表面包覆處理,呈現(xiàn)較好的分散性； 與PE樹脂等高分子材料有較好的相容性, 將其制備成抗菌塑料， 具備長效廣譜的抗菌效果,安全穩(wěn)定, 實施方便, 在凈化環(huán)境方面具有廣闊的應用前景。楊毅等3采用在水玻璃溶液中沉納米TiO2粒子的方法， 制備出了以多孔SiO2納米膜包覆單個TiO2晶粒的納米復合粒子。 以其對4種保健食品進行對照滅菌驗，結果表明， 這種食品納米復合殺菌保鮮物質不但具有抗菌與殺菌功能， 且殺菌迅速、 殺菌力強， 同時， 還具有長期使用和循環(huán)再生使用的優(yōu)點。7、抗菌纖維在抗菌纖維產品中，內衣、 鞋襪、手術服、護士服、 繃帶、 尿布、 床單及兒童服裝等纖維制品的生產加工得到人們的關注?？咕w維是將微粉（含有納米TiO2 和ZnO、SiO2等）摻入天然材料、聚合物或長絲中而紡制出的， 具有抗菌和除臭功能。自1984年以來，日本相繼開發(fā)出多種除臭纖維，而且新產品不斷問世。纖維中摻加納米二氧化鈦制成的產品比一般的抗菌織物具有更強的抗菌效果和更多的耐洗次數(shù)，因而，越來越受到人們的青睞。8、抗菌陶瓷在20世紀80年代末，工業(yè)發(fā)達國家在醫(yī)院、餐廳、高級住宅率先使用了抗菌陶瓷。人們在使用陶瓷制品如浴盆、碗、 碟、 盤以及各類建材(如內墻磚、地磚等)時，這些場所有著細菌賴以生存的溫度和濕度，會使這些陶瓷的表面沾染和滋生各種致病菌，人們與之接觸后很容易受到感染。因而人們研制出了對人無害的抗菌陶瓷，它是在已制好的陶瓷成品表面鍍上一層納米無機粒子（如TiO2或TiO2摻金屬離子溶膠凝膠薄膜），再經過低溫燒結，實現(xiàn)光催化抗菌功能4。日本市場出售的抗菌瓷磚是在上釉后噴涂含納米二氧化鈦的液體(分散液)，在800以上焙燒形成厚度為1um以下的二氧化鈦膜而制成的。此二氧化鈦膜即使用海綿刷也不會擦掉，對大腸桿菌、MRSA（耐新青霉素、金黃色葡萄球菌）均有良好的抗菌效果。9、抗菌涂料涂料的抗菌處理是提高環(huán)境衛(wèi)生的重要手段，抗菌涂料可使附著其表面的細菌及霉菌失活，還可起到凈化空氣的作用。 為使涂層中的抗菌劑發(fā)揮作用，接觸殺菌是必要條件。由于納米TiO2具有抗菌、 防銹、 分解異臭、 防污等功能， 因此，在隧道內照明燈及高速公路兩旁路燈燈罩玻璃上、 在建筑物的屋頂、 在醫(yī)院手術室的手術臺上涂刷納米TiO2涂層， 經陽光或室內光照射，就能殺死附著細菌，且很容易沖刷掉經氧化分解后的污垢物5。10、化妝品近年來， 氟利昂氣體的隨意排放致使臭氧層遭到破壞。臭氧層減少將使達到地球表面的紫外線增加，從而使皮膚癌的發(fā)病率增加。因此，對研制紫外線防護劑的要求日益強烈。納米TiO2具有粒徑?。ǔ释该鳡睿钚源?，吸收紫外線的能力很強，良好的消色力、遮蓋力、清晰的色調、無毒、無味和良好的易分散性等性質，決定納米TiO2在化妝品領域具有重要的地位，被廣泛地應用于化妝品中。納米TiO2能穩(wěn)定均勻地分散于化妝用品中，利用其對紫外線的吸收作用，可阻止高分子鏈的降解，減少自由基的發(fā)生，從而達到防日曬老化的效果。11、其它方面的應用日本開發(fā)了具有抗菌作用的新型熒光燈，在該燈表面涂敷了光催化殺菌劑TiO2，能分解燈表面的油漬、空氣中的菌類，消除異臭等，可望替代目前普通熒光燈。飲用水處理上，同濟大學李田等人將納米TiO2固定在玻璃纖維網上制成催化膜，用來深度凈化飲用水，降低自來水中總有機物量和細菌總數(shù)，全面改變水質，達到了直接飲用的安全標準。綜上所述，納米TiO2作為抗菌劑有以下特點： 抗菌廣譜、長