纳米二氧化钛在环保领域中的应用
纳米二氧化钛具有比表面积大、磁性强、光吸收性好、表面活性大、热导性好、分散性好等独特的性能。同时由于纳米二氧化钛具有光化学性质稳定、催化效率高、氧化能力强、无毒
无害、价格便宜、在实际应用中工艺流程简单、操作条件易控制、无二次污染等优点，使得纳米二氧化钛在废水处理、大气净化、城市垃圾处理以及除臭杀菌等环保领域得到了广泛研究和应用。TiO2 主要有锐钛矿型、金红石型两种晶型结构，其中只有锐钛矿型的 TiO2 具有良好的光催化活性，尤其是当颗粒尺寸下降到纳米级，并具有特定的结构畸变时呈现出特殊的催化活性，成为在环保方面应用的光催化材料。
一、纳米二氧化钛的光催化降解机理
当二氧化钛受到波长小于 387.5nm 的紫外光的照射时，价带上的电子跃迁到导带，激发电离出电子同时产生正电性的空穴，形成电子—空穴对，与吸附溶解在其表面的氧气和水反应。分布在表面的空穴将 OH—和H2O 氧化成 HO·自由基。HO·自由基的氧化能力是在水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化大部分的有机污染物和无机污染物，而且对反应物几乎无选择性，在光催化氧化中起着决定性的作用。二氧化钛的表面电子可被溶解在表面 的氧俘获形成 O2— 。另外表面电子具有高的还原性,可以去除水体中的金属离子。生成的原子氧和氢氧自由基使有机物被氧化、分解,最终分解为 CO2 、H2O 和无机物。
二、纳米二氧化钛在环境治理领域的应用
1．降解废水中有机污染物
研究发现，纳米二氧化钛能有效的对卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、烃类、酚类、染料、表面活性剂、农药等进行光催化反应，最终生成无机小分子物质。
（1）有机磷农药废水处理
（2）氯代有机物废水处理
（3）含油废水处理
（4）毛纺染整废水处理
（5）印染废水处理
纳米二氧化钛在降解有机物水处理方面有以下优点：(1）具有大比表面积，因而具有与废水中有机物更充分的接触，可将有机物最大限度地吸附在它的表面；(2）具有更强的紫外光吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将其表面的有机物分解掉 。而且光催化氧化法降解有机废水设备工艺简单，氧化能力强，具有可利用太阳光、能耗低，无二次污染等特点。
2.降解水中无机污染物
（1）含铬废水的处理
（2）含氰废水的处理
（3）NO2— 废水的处理
（4）含铅废水的处理
（5）含汞废水的处理
3．对室内空气中污染物的降解
近年来，随着室内建筑装饰材料，家用化学物质的使用，室内空气污染越来越受到人们的重视，调查表明，室内空气有机物浓度高于室外，甚至高于工业区。目前已从室内空气中鉴定出几百种有机物质，主要有甲醛、苯、甲苯、挥发性有机物、氨、 氡等，其中有些是致癌物。纳米 TiO2 光催化技术在清除挥发性有机物上（ VOC）具有独到之处，能将许多难于用其他方法降解的污染物最终达到无机化，一般生成二氧化碳和水，以及相应的化合物。例如在紫外线照射下通过室内喷涂吸附能力强的锐钛型纳米 TiO2 涂层可以分解装修过的房间存在的大量游离甲醛、苯系物、酮类等有机挥发物，吸烟产生的乙醛、家庭灰尘产生的硫醇等有机异臭，还可分解油份和有机的表面污染。当在纳米 TiO2光催化剂掺杂金属离子能改变晶格结构，可使其在可见光照射下也能发挥作用。
4 .对大气中污染物的降解
纳米级TiO2 制成环保涂料,对空气中易产生温室效应、酸雨、臭氧空洞及光化学烟雾的主要污染物之一的NOx 具有一定的降解效果。利用纳米二氧化钛的光催化作用可将这些气体氧化，形成蒸汽压低的硝酸和硫酸，这些硝酸和硫酸可通过水溶液吸收加以除去，从而达到净化空气的目的。据报道，在透水性多孔混凝土表面 7～8mm深度内掺入 50%的二氧化钛纳米粉制成的光催化混凝土对浓度为 lO5 mol/L 的 NOx 的去除力达 80%，将之用于公路的铺设，可以有效的对汽车尾气等造成的大气污染进行净化治理，明显改善大气质量。
5.对城市生活垃圾的处理
从垃圾堆放场流出的渗滤液,可渗透到地下,对地下水引起严重的污染,所以对垃圾堆放场渗滤液的污染处理是环境治理的一个重要方面。有人对光催化氧化技术用于垃圾填埋场渗滤液的深度处理的可行性及其影响因素,进行了实验室规模的研究。该研究以紫外线杀菌灯为光源,采用锐钛型TiO2 粉末悬浮相与TiO2 膜固定相两种处理方式,对实验水样进行了光催化氧化试验并对其光氧化分解进行了深入探讨。结果表明,光催化氧化技术用于垃圾填埋场渗滤液的深度处理,采用紫外光源无论从效果上和价格上都是可行的。
纳米 TiO2光催化降解法具有可在常温常压下进行，可利用太阳能，光敏半导体来源广泛、
价格较低，回收利用技术简单，污染治理彻底，无二次污染等优点，可应用在环保中的各个领域，它在环境污染治理中将日益受到人们的重视。
