光催化纳米材料在环境保护的应用范文

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摘要：本文主要研究了污染物的光催化降解原理，进一步分析了光催化纳米材料在环境保护工作中的应用，同时对于光催化纳米材料的应用趋势和方向也进行了必要的研究，希望对这一工作的开展提供一定的指导作用。

关键词：光催化；纳米材料；环境保护

工业废水和废气中都含有较多的毒害物质，比如有机磷农药或是二氯乙烯等，这些物质对于人体的影响都是十分明显的。传统的水处理方式，比如吸附法、混凝法等方法在现阶段实际应用环节中仍然存在较大的困难，效果并不理想，所以在今后的实际发展过程中就需要不断探索和获取一种经济、合理的方式，实现对传统方法处理后水中的残留物质进行更有效的降解。1976年，科学家在对紫外线光照射下对纳米TiO2进行了研究，发现这种方式可以将难以降解的有机化合物多氯联苯脱氯进行有效降解。当前，已经发现超过3000余种难降解的有机化合物都可以借助此种方式进行降解，尤其是水中有机污染物浓度较低或是其他降解方式不佳的时候，这项技术更是能发挥出前所未有的技术优势。

一、光催化纳米材料

光催化的纳米材料采用的绝大多数都是金属氧化物或是硫化物等半导体材料，是一种特殊的电子结构。和金属相比，这种半导体存在明显的不连续性，在对电子的低能价带进行填满的过程中会和空的高能导带存在明轩的禁带，所以当二者产生的能量大于光照射的时候，在价带上的电子就会被转移到导带上，最终在半导体表面形成具备高活性的电子[1]。

二、光催化降解原理

在光催化反应中，获取光激发所出现的空穴，和对给体或是受体产生的作用也是有效的。所以在实际工作中为了确保光催化反应能更有效的进行，就应该适当降低电子和空穴之间的简单复合。

三、光催化纳米材料在环保中的应用

（一）光催化纳米技术在污水处理中的应用传统的水处理方式中可以对污水中出现的悬浮物质或是泥沙等大颗粒的污染物进行去除，但是对于浓度较低的可溶性物质却很难进行有效的处理，并且由于这项工作的工作效率比较低，花费的经济成本比较高，所以很多时候并不能进行有效的处理。但是借助纳米材料的光催化方法，就可以将很多难以降解而定污染物进行合理转变，从而将原本水中的污染物转化为水分子或是二氧化碳等无污染的分子物质。比如在对有机废水的处理环节中，光催化纳米材料就可以将水中的绝大多数有机污染物进行转化，使其成为无污染的物质，比如可以将酸。表面活性剂等有机污染物进行氧化，使其转变为水或二氧化碳等无害的物质。借助纳米材料可以的对物质表面性能进行转变，通过这种方式对水中纳米的分散性进行优化。从而实现对光激发作用下产生的电子和空穴复合问题进行抑制，进一步实现对催化活性的提升[2]。再比如对无机废水的处理环节中，由于无机物在纳米粒子表面存在明显的光化学活性，因此光催化纳米材料后所出现的电子和空穴都可以对高氧化状态的物质进行还原，也就是借助此种方式实现对无机物污染的有效消除。

（二）光催化纳米技术在大气污染治理中的应用对大气污染产生影响的主要成分就是二氧化硫、一氧化碳等物质，这些气体如果长期存在于空气中必然会对人体的健康造成不利的影响。光催化剂可以和一些气体吸附剂进行有效结合，从而更有效的实现对降解浓度的有效降低。将一些对日光有相应的半导体纳米材料涂抹在墙壁或是其他合理的位置上可以形成空气清洁剂的作用，而二氧化硫、一氧化碳等物质吸附在上面的时候，就可以在光的作用下被转变为无害物质，这种方式对于去除臭气的影响也是十分重要的环节[3]。纳米对于氟利昂具备较强的光催化活性，因此将这以技术进行融合后，可以在表面对酸性进行催化，通过这种方式获取较高的光催化活性作用，这对于物质稳定性的提升也将起到一定的帮助作用。此外，纳米技术还能对室外的气象有机污染物进行分解，比如在紫外线的照射下，纳米材料可以将室内装饰建材中产生的甲醛、氯乙烯等物质进行有效分解。将活性炭纤维作为重要载体的过渡金属离子中适当进行纳米材料光催化剂的融合，通过此种方式将紫外线光照射下浓度更低的甲醛进行或降解，但是这种技术手段对于浓度高的污染物降解效果比较差，同时由于使用时间的增加，最终催化剂的活性也将大大降低，最终甚至会出现活性的完全消失。

结束语：

综上所述，光催化纳米材料在当前环境保护中有着越来越显著的应用，不仅可以对难处理的污染物进行有效处理，同时还能借助自身的吸附作用对低浓度的有害物质进行分解。在当前光催化纳米技术的不断发展过程中，环境保护工作效率和质量也必然会得到显著提升。总而言之，当前我国环境保护工作已经受到了越来越多的影响，甚至对人们的身体健康产生了威胁，所以在此种背景下，更需要加强对相关技术的研究，不断为我国环保工作的顺利开展提供帮助作用，实现可持续工作的顺利进行。

参考文献：

[1]熊玉宝.光催化纳米材料在环境保护中的应用研究[J].低碳世界,2018，58（06）：28-29.

[2]王骞.TiO_2光催化纳米材料在环境保护中的应用[J].鞍山师范学院学报,2016,13（06）：17-20.

[3]于兵川,吴洪特,张万忠.光催化纳米材料在环境保护中的应用[J].石油化工,2014,36（05）：491-495

作者：高若函 单位：胜利油田分公司技术检测中心