纳米二氧化钛光触媒JR05治理雾霾

第一篇：纳米二氧化钛光触媒JR05治理雾霾

纳米二氧化钛光触媒JR05治理雾霾

【摘要】雾霾已经严重威胁到人类生活和健康，治理雾霾成为当务之急。目前，国内外已经研究出纳米二氧化钛光触媒JR05产品治理雾霾。纳米二氧化钛吸收光能激发电子生成带正电的空穴，利用逸出电子的还原性和空穴的氧化性对PM2.5进行分解。【关键词】雾霾 纳米二氧化钛 光触媒

1.前言：

中新网12月23日电新加坡《联合早报》23日文章称，中国的空气污染如果再不引起高度的警惕，真正下大决心、大力度去治理，其造成的损失和代价将是极其惨痛的。受不利气象条件及春节燃放烟花爆竹的习惯影响，2014年，自1月30日（农历除夕）开始，全国多地出现PM2.5数值达到空气重度污染程度。山西太原被浓浓的雾霾笼罩，PM2.5数值已达到250属于重度污染；2月1日农历正月初二，四川眉山、乐山、德阳、绵阳等地遭遇大雾袭击，导致成乐、成灌、成温邛、京昆高速绵广、成绵段等部分国、省道高速公路关闭，民众春节走亲访友出行受影响。2月2日，上海，雾霾笼罩，城市一片朦胧，建筑若隐若现，如同海市蜃楼，市民凌晨在雾霾中出行，截至早7时，全市PM2.5平均浓度为243.1，静安监测站最高为282.3，浦东川沙最低为165.8；2月2日清晨，农历大年初三，安徽省六安市出现浓雾天气。

雾和霾不是同一种气象：雾是空气中的水气和灰尘颗粒结合，形成悬浮在地面水滴。而霾是微小的颗粒飘在空气中，使空气变得混浊的一种现象。组成雾霾小颗粒非常复杂，有好几百种颗粒物。比如有矿物颗粒物、硝酸盐、有机气溶胶粒等，吸入之后这些粒子会进入呼吸道和肺叶中。雾霾的时候空气不怎么流通，然后空气中的病菌和细菌会比较多，传染类疾病比较容易发生感染。雾霾天气空气中的污染物不容易扩散，一氧化碳等有害物质增多。同时还影响人体皮肤散热，容易出现胸闷、疲劳、头晕等症状……

中国雾霾现状给我们敲响警钟。治理雾霾不仅是针对传统雾霾形成机理，还要根据中国雾霾特殊性，注重包括土壤、水源严重污染的治理修复，减少微生物飘逸和阻断微生物营养供给路径。通过全社会的共同努力，早日将雾霾形成的临界点降下来，治理雾霾的难题就迎刃而解。

2.纳米二氧化钛光触媒JR05治理雾霾

2.1反应原理：

光触媒是指可通过吸收光而处于更高的能量状态，并将能量传递给反应物而使其发生化学反应的一类物质。半导体和金属化合物等是常用的光触媒材料、其中最常见的是二氧化钛。二氧化钛广泛用作染料、牙粉、化妆品和食品添加剂等，是一种安全无毒、价廉耐用的物质。当用光照射二氧化钛表面时，像太阳能电池使用的硅片等一样，产生负电荷的电子和正电荷的正孔。这些电子和正孔具有很强的还原和氧化能力，能与水或溶存的氧反应，产生氢氧根自由基和超氧负离子。这些正孔和氢氧根自由基具有很强的氧化能力，构成有机物分子的碳-碳键、碳-氢键、碳-氮键、碳-氧键、氧-氢键和氮-氢键等的键能分别为83 kcal/mol、99 kcal/mol、73kcal/mol、84 kcal/mol、111 kcal/mol、93 kcal/mol，而正孔和氢氧根自由基的氧化能大于120 kcal/mol以上，可以简单地将上述键切断分解。因此，可以将水中溶存的各种有害化学物质或空气中的恶臭物质分解或无害化处理。此外，氢氧根自由基比作为消毒杀菌剂被广泛使用的次氯酸、双氧水和臭氧等具有更强的氧化能力，可用作杀菌剂和防霉剂。总之，二氧化钛具有在光的照射下能分解和无害化处理几乎所有有害有机物，不用有毒的药品或煤、石油等化石燃料，仅利用干净且取之不尽的太阳能就能将扩散了的环境污染物安全有效地处理并且可半永久化循环使用等众多的优点。

2.2纳米二氧化钛结构研究：

研究过程中，以四氯化钛和无水乙醇做为主要原料，采用溶胶——凝胶法的技术合成路线，成功研制出尺寸为10nm-60nm的二氧化钛粒子。在实验中，针对二氧化钛粒子、粒径、晶型、分散性所做的研究表明：结果表明，反应温度低于30℃时，出现的是锐钛矿，反应温度高于30℃时，开始有金红石相产生。随着煅烧温度的提高，粒子的尺寸不断增大。高于600℃时，增长趋势增大，500——700℃是相变温度区。此外，红外方式下干燥，形成二氧化钛粒径较小，且有金红石出现，并在较低煅烧温度即可获得金红石相。分析认为，红外条件下，提供了相变所需的相变焓。

2.3类似材料：钙基粘合剂Calcium based binders 上世纪80年代，政府决定尝试在街道使用一种钙基黏合剂治理空气污染。这种黏合剂类似胶水，可吸附空气中的尘埃。街道清扫工已将这种新产品用于人口嘈杂、污染严重的城区，目前监测结果称这些区域的微粒已经下降了14%。（2013年2013-10-25 14:40:09 来源: 北方新报(呼和浩特）

这种钙基粘合剂类似胶水，可吸附空气中的尘埃物质。街道清扫工作者已将这种新产品用于人口嘈杂污染严重的城区，目前监测结果称这些区域的微粒已经下降了14%。此外，伦敦还将采取了多项其他措施，包括推出环保巴士，建立更严格的排放标准以及大量植树造林等。

3．目前使用情况：

国内：

记者从光触媒系列产品应用研讨会获悉：上海已在复兴东路、河南路部分路面铺设了一种新型环保材料―――光催化剂，试验表明，该路面能吸收45%的废气污染。车流不息的街头，常常弥漫着刺鼻气味，其中大部分是汽车尾气。针对污染元凶，意大利环球工程技术公司和世纪化学公司合作开发了环保材料―――光催化剂。这种环保材料的主要化学成分是二氧化钛，在阳光或人造光下，会“变身”催化剂，将空气中及汽车排放的二氧化氮分解为硝酸盐，随即被路面上的其他物质吸收。该材料曾铺设在意大利米兰市一条道路上，经过数月分析计算，废气污染数降低了60%至70%。

目前深圳南山区在PM2.5监控点使用纳米光催化材料JR05处理了四五十万平方米建筑外墙、道路，治理汽车尾气、PM2.5、雾霾天气；晶瑞公司和东北林大交通学院承担过交通部两个项目，也是使用高活性、高分散纳米二氧化钛JR05光催化材料处理水泥道路和柏油道路，利用免费的太阳光做能量，高活性、高分散纳米二氧化钛光催化材料做催化剂，光催化分解汽车尾气，产生的是无害的物质，效果很好，氮氧化物降解效率是 60%；项目已经验收结题。

国外：

JR05在美国、德国、日本、意大利、英国、荷兰等多个国家受到好评，在进一步扩大使用。JR05 处理成本在大范围使用情况下，可以大幅度下降；控制在较低的可以承受的范围。这种新材料光催化治理空气污染可以长期有效。

在日本过去20年中，主要由于汽车尾气中的氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)所造成的大气污染问题一直没有得到改善，已引起数起公害诉讼而成为严重的问题。如果应用二氧化钛光触媒，则能使大气污染源的一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）等氮氧化物（NOx）或硫氧化物（SOx）氧化成硝酸根离子（NO3-）或硫酸根离子（SO42-）。将光触媒涂刷于建筑物的外墙时，就可利用太阳光将氮氧化物或硫氧化物分别氧化成硝酸根离子或硫酸根离子，下雨时可将硝酸根离子或硫酸根离子冲刷下来，就这样可持续不断地进行光触媒反应，从而除去大气中的氮氧化物或硫氧化物。现已研究表明冲刷硝酸根离子或硫酸根离子雨水的酸性可以被空气中浮游的碱性粉尘所中和。目前，含光触媒的大气净化产品，比如道路建设中的大气净化部件、涂料、片材、水泥以及道路路面等已被开发推广。附着有光触媒的吸音板材和高速道路的防音壁等商品也在开发之中。

4.结论 长期从事组合材料学和材料基因组方法这一前沿技术研究的高琛团队，在光催化材料研究方面，历经初期的材料筛选、中期的材料优化、后期的同步辐射机理研究，合成了几百种材料方案，并获得多项国家专利。在此基础上研发的光催化材料，从绿光到紫外光都能够充分吸收利用，分解污染物质的效率更高。

专家评价，光触媒空气净化器具有在同样的紫外光源照条件下，滤除PM2.5及甲醛、甲苯的效果更好，选用材料的性价比很高，工程化应用前景广阔。

5．文献及资料参考来源：

压缩包中的文件：

《光触媒技术的最新动态和国际标准化》 《二氧化钛毒理学》

《光触媒纳米二氧化钛应用研究》 网站资源：

纳米二氧化钛的制备、结构和性能的研究 http://

第二篇：光触媒(二氧化钛-TIO2)实验报道

光触媒（二氧化钛-TIO2）实验报道

TiO2 纳米粒子诱导单和双链 DNA 断裂和所有的一切都也引起染色体损伤以及炎症反应，增加癌症的风险。加州大学洛杉矶分校研究首次表明，纳米粒子有这样的效果，据说罗伯特 Schiestl，一位教授的病理学、放射肿瘤学和环境卫生科学、琼森癌症中心的科学家和这项研究的资深作者。

一次在系统中，TiO2 纳米粒子堆积，在不同的器官因为身体有没有办法可以消除它们。因为他们是如此之小，他们可以去任何地方在人体内，即使是通过细胞和亚细胞机制可能会干扰。

这项研究发表在癌症研究》 杂志 11 月 16 日的一周.在过去，这些 TiO2 纳米粒子被认为是无毒的他们不会煽动一种化学反应。相反，它是表面之间的交互，纳米粒子内他们的环境 — — 在这种情况下里面的鼠标 — — 导致的遗传损伤，Schiestl 说。他们徘徊在体内引起氧化应激，可导致细胞死亡。

Schiestl 说： 这是一种新型机制毒性、理化反应，与常规的化学毒素，是通常毒理学研究的主题，这些粒子导致。

“新原理是钛本身是化学惰性。然而，当粒子变得逐渐变小，其表面，反过来，变得逐渐更大，在这表面与环境的相互作用诱导了氧化应激，”他说。“这是二氧化钛纳米颗粒致遗传毒性，可能是由于与炎症和氧化应激相关辅助机制造成的第一次综合研究。鉴于越来越多地使用这些纳米粒子，这些调查结果增加与接触有关的潜在健康危害的关注。

TiO2 纳米粒子的制造是一个庞大的产业，Schiestl 说，每年约 200 万吨的生产。除了涂料、化妆品、防晒霜和维生素，纳米颗粒可以发现在牙膏、食品着色剂、营养补充剂和数百种其它个人护理产品。

”它可能是自发性癌症的某一部分就是因为这种接触，“Schiestl 说。”，有些人可能是暴露在纳米粒子比其他人更敏感。我相信，这些纳米颗粒的毒性没有得到足够的研究。Schiestl 说，纳米粒子不能通过皮肤，所以他建议使用乳液防晒霜。喷上的防晒霜可以潜在地吸入和纳米粒子可以成为埋藏在肺部。

老鼠被暴露在饮水中的 TiO2 纳米颗粒和开始的第五天出现遗传损伤。相当于人类大约是 1.6 年暴露于纳米粒子在制造环境中。然而，Schiestl 说，尚不清楚如果定期、日常人体暴露在成倍地增长，继续与纳米颗粒接触发生随着时间的推移。

“这些数据表明我们应该关注癌症或遗传疾病，特别是对职业暴露浓度高的纳米二氧化钛，人的潜在危险，它可能是审慎的做法是限制它们的摄入非基本药物添加剂、食用色素等，通过”研究国家。

下一步，Schiestl 和他的团队将会研究，纳米颗粒在缺乏 DNA 修复，也许帮助找到方法来预测哪些人可能会对他们特别敏感的小鼠暴露。

该研究是由美国国家卫生研究院资助的。

故事来源：上面的故事基于由洛杉矶加利福尼亚大学所提供的材料。芝加哥加利福尼亚大学洛杉矶分校。“使用纳米颗粒的共同家居用品造成遗传损伤小鼠”。科学日报》。科学日报》，2009年11月17日。

第三篇：二氧化钛纳米材料的制备

二氧化钛纳米材料的制备

陈维庆

（贵州大学矿物加工工程082班

学号：080801110323）

摘要：二氧化钛俗称钛白，是钛系列重要产品之一，也是一种重要的化工和环境材料。目前制备纳米二氧化钛的方法很多，本文综述了纳米二氧化钛的多种制备方法和生产原理，在总结归纳基础上对各种制备方法进行比较，概述相关的研究进展。

关键词：二氧化钛

纳米粒子

生产原理

Titanium dioxide nanomaterials preparation

Chenweiqing

(Guizhou University mineral processing project 082 classes)Abstract: Titanium dioxide, commonly known as titanium dioxide, titanium series is one of the major product, is also an important chemical and environmental materials.Preparation of nanometer titanium dioxide at present a number of ways, this overview of the variety of preparation methods of nano-titanium dioxide and production principle, on the basis of summarizing and to compare various methods of preparation, review of related research progress.Keyword: Titanium dioxide Nanometer granule Production principle 1 前言

近20年来，纳米材料以其特殊的性能和广阔的发展前景引起各领域的广泛关注。是极具挑战性、富有活力的新科技，它对社会发展有着重要意义，对人类的进步有着深远影响。纳米材料可以理解为组成物质的颗粒达到纳米数量级也就纳米粒子。纳米粒子是处于微观粒子和宏观粒子之间（1~100 nm）的介观系统。目前，纳米科技产品的研发已经拓展到力学、化学、电子学、机械学、材料科学以及建筑、纺织、轻工等领域。

纳米材料及技术是科技领域最具活力、研究内涵十分丰富的科学分支。纳米材料包含纳米超微粒子（1~100 nm）以及由纳米超微粒子所制成的材料。纳米超微粒子以其显著的表明效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等一系列新颖的物理和化学特性，在众多领域特别是在光学材料、电磁材料、催化剂、传感器、医学及生物工程材料等众多领域具有极其重要的应用价值和广阔的发展前景。目前，为了提高涂料性能并赋予其特殊功能，将纳米材料用来改性涂料剂或作为助剂添加到涂料材料当中，是涂料产品研发领域的一个热点。改性涂料材料所使用的纳米材料一般为纳米半导体材料，如纳米SiO2、TiO2、ZnO、Fe2O3、CaCO3等。

二氧化钛纳米材料（TiO2）是当前应用前景最为广阔的一种纳米材料，超微细二氧化钛具有屏蔽紫外线功能和产生颜色效应的一种透明物质。2 液相法 2.1 溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是一种较为重要的制备纳米材料的湿化学法，主要包括4个步骤：

第一步：溶胶。Ti(OR)4与水不互溶，但与醇、苯等有机溶剂无限混溶，所以先配制Ti(OR)4的醇溶液（多用无水乙醇）A，再配制水的乙醇溶液B，并向B中添加无机酸（HCl，HNO3等）或有机酸（HAc、H2C2O4或柠檬酸等）作水解抑制剂（负催化剂），也可加一定量NH3将A和B按一定方式混合、搅拌得透明溶液。

第二步：溶胶-凝胶转变制湿凝胶。

第三步：使湿凝胶转变为干凝胶。

工业出版社，2006，1：第四步：热处理。将干凝胶磨细，在氧化性气氛中在一定温度下热处理，便可得到<100 nm 的纳米TiO2

溶胶-凝胶法制备TiO2纳米材料可以很好地掺杂其它元素，粉末粒径小，分布均匀，是非常有价值的制备方法。但由于要以钛醇盐作为原料，又要加入大量的有机试剂，因此成本高，同时由于凝胶的生成，有机试剂不易逸出，干燥、烧结过程易产生碳污染，另外，对于困扰已久的团聚问题，局部表面化学反应、机械化学反应及用表面活性剂或聚合物包覆等都不能从根本上解决。2.2 沉淀法

以廉价易得的TiCl4或Ti(SO4)2 等无机盐为原料，向反应体系加入沉淀剂后，形成不溶性的Ti(OH)4，然后将生成的沉淀过滤，洗去原溶液中的阴离子，高温煅烧即得到所要的纳米二氧化钛材料。1 直接沉淀法

在含有一种或多种离子的可溶性盐溶液加入沉淀剂后于一定的条件下形成不溶性的氢氧化物；将沉淀洗涤、干燥，再经热分解得到氧化物粉体，其反应过程为（以TiOSO4为例）：

TiOSO4 + 2NH3·H2O=TiO(OH)2 +(NH4)2SO4

TiO(OH)2 =TiO2(S)+ H2O

该法操作简单，对设备、技术要求不太苛刻，产品成本较低，但沉淀洗涤困难。产品中易引入杂质。2 均匀沉淀法

该法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢均匀地释放出来。加入的沉淀剂不立刻与沉淀组分发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成。以尿素做沉淀剂为例，其反应原理如下：

CO(NH2)2 +3H2O = CO2+2NH3·H2O

TiOSO4 + 2NH3·H2O=TiO(OH)2 +(NH4)2SO4

TiO(OH)2 =TiO2(S)+ H2O 水热沉淀法

在内衬耐腐蚀材料（如聚四氟乙烯）的密闭高压釜中加入制备纳米二氧化钛的前驱物如TiCl4、Ti(SO4)2等，按一定的升温速率加热，升至一定温度后，恒温一段时间取出，冷

却后经过滤、洗涤、干燥，可得TiO2纳米材料粉体。水热法制备TiO2纳米材料粉体，第一步是制备钛的氢氧化物凝胶，反应体系有T、氨水或钛醇盐、水等；第二步是将凝胶转入高压釜内，升温（温度一般低于250℃）造成高温、高压的环境，使难溶或不溶得物质溶解并且重结晶，生成TiO2纳米材料粉体。此法能直接制得结晶良好且纯度高的粉体，不需要作高温灼烧处理，避免了粉体的硬团聚，而且通过改变工业条件，可实现对粉体粒径、晶型等特性的控制。然而水热法是高温、高压下反应，对设备要求高，操作复杂，能耗较大，因此成本也较高。2.3 TiCl4直接水解法

将TiCl4直接注入水中，先稀释到一定浓度，在表面活性剂存在下，再通入NH3或NH3·H2O，则TiCl4发生水解沉淀析出TiO2·n H2O过滤、干燥、煅烧得TiO2亚微粉或超徽粉。反应式为: TiCl4 + 4 NH3 +（n+2）H2O = TiO2·n H2O+4NH4Cl 为了控制粒度和粒度分布及反团聚，也有的向TiCl4稀释液中加醋酸、柠檬酸、草酸或H2O2，使石TiO2+形成络合物，再加NH3中和水解，这样可控制水解速度。

该方法的优点是:工艺简单，反应条件温和且反应时间短，产品粒度均匀，分散性好，粒尺寸人为可控.可以制得锐敏型、金红石型及混合晶型，原料易得，生产成本较低，易于实现工业化。但是此方法需要经过反复洗涤来除去氯离子，所以存在工艺流程长、废液多、产物损失较大的缺点，而且完全洗净无机离子较困难。2.4 钛醇盐水解法

在有分散剂存在并强烈搅拌下，对铁醇盐进行控制性水解，沉析出TiO2·n H2O沉淀，过滤、干燥、热处理，容易得到高纯、微细、单分散的类球形TiO2亚微粉或超微粉。该方法合成的纳米粉体颗粒均匀。纯度高，形状易控制，缺点是成本昂贵，作为原料的金属有机物制备困难，合成周期长。2.5胶溶法

该法可制备各种组分的氧化物陶瓷粉体且制得的产品粒径小，粉体分散性好，粒度可控，但易发生粒子间团聚现象，成本也较高。这种工艺制备凝胶的方法与溶胶-凝胶法相似，但是利用胶溶原理，缩短了制备流程，省去耗能多的高温煅烧过程，从而避免了因烧结而引起的纳米粒子之间的硬团聚。2.6 微乳液法

微乳液是指热力学稳定分散的互不相溶的液体组成的宏观上均一而微观上不均匀的液体混合物，一般由表面活性剂、助表面活性剂（通常为醇类）、油（通常为碳氢化合物）和水(或电解质溶液)组成。由于微乳液的结构从根本上限制了颗粒的成长，因此使得超细微粒的制备变得容易。通过超速离心，使纳米微粉与微乳液分离。再以有机溶剂除去附着在表面的油和表面活性剂，最后经干燥处理，即可得到纳米微粉的固体颗粒。该法所得产物粒径小且分布均匀。易于实现高纯化。该法有两个优点：（1）不需加热、设备简单、操作容易;(2)

可精确控制化学计量比，粒子可控。3 气相法

3.1 低压气体蒸发法

此种制备方法是在低压的氢气、氮气等情性气体中加热普通的TiO2，然后骤冷生成纳米TiO2粉体。其加热源有电限加热法、等离子喷射法、高频感应法、电子束法和激光法，可制备100 nm以下的TiO2粒子。3.2 活性氢-熔融金属反应法

含有氢气的等离子体与金属钛之间产生电弧，使金属熔融，电窝的N2、Ar等气体和H2溶入熔融金属，然后释放出来，在气体中形成了金属的超微粒子，用离心收集器过滤式收集器使微粒与气体分离而获得TiO2纳米材料微粒。3.3 流动页面上真空蒸发法

用电子束在真空下加热蒸发TiO2，蒸发物落到旋转的圆盘下表面油膜上，通过圆盘旋转的离心力在下表面上形成流动的油膜，含有超微粒子的油被甩进了真空室的壁面，然后在真空下进行蒸馏获得TiO2纳米材料超微粒子。3.4钛醇盐气相水解法

该工艺反应式如下:

nTi(OR)4+2nH2O(g)= nTiO2(s)+4nROH 日本的曹达公司等利用氮气、氦气或空气做载气，把钛醇盐和水蒸汽分别导入反分器的反应区，进行瞬间和快速水解反应，通过改变反应区内各种蒸汽的停留时间、摩尔比、流速、浓度以及反应温度来调节纳米TiO2粒径和粒子形状，这种工艺可获得平均原始粒径为10~150nm，比表面积为50~300m2·g-l的非晶形TiO2纳米材料粒子。其工艺特点是操作温度较低，能耗小，对材质要求不是很高。并且可以连续化生产。3.5 TiCl4高温气相水解法

该法是将TiCl4气体导人高温的氢氧火焰中进行气相水解，其化学反应式为;

TiCl4(g)+2 H2(g)+ O2(g)= TiO2(g)+ 4HCl(g)该工艺制备的纳米粉体产品纯度高，粒径小。表面活性大，分散性好，团聚程度较小。其工艺特点是过程较短，自动化程度高。但因其过程温度较高.腐蚀严重、设备材质要求较严，对工艺参数控制要求准确，因此产品成本较高，一般厂家难以接受。3.6 钛醇盐气相分解法 电阻炉热裂解法

nTi(OC4H9)4(g)= nTiO2(s)+2nH2O(g)+ 4nC4H8(g)

反应温度一般控制在500一800 ℃，所得TiO2粒径<100 nm，此法容易获得锐钛型或混晶型TiO2。

2激光诱导热解法

用聚焦脉冲CO2激光辐照TiCl4 + O2体系，在聚焦辐照的高温条件下(焦点区最高温度

达1000 ℃以上)，获得了非晶态TiO2，其微观结构是絮状，内部疏松，是微小颗粒无序堆积的”疏松体”，其比表面积大，吸附能力强，反常的是在乙醇中易分散，在水中却不易分散

3.7 TiCl4 气相氧化法

利用氮气携带带TiCl4蒸汽，预热到435℃后经套管喷嘴的内管进人高温管式反应器.O2预热到870℃后经套管喷嘴的外管也进入反应器，二者在900~1400℃下反应生成的TiO2微粒经粒子捕集系统，实现气固分离。该工艺目前还处于试验阶段，其优点是自动化程度高，可制备优质粉体。

TiCl4（g）+O2(g)=TiO2(g)十2Cl2(g)

nTiO2(g)= nTiO2(s)3.8 蒸发-凝聚法制纳米TiO2

将平均粒径为3 μm的工业TiO2轴向注人功率为60 kW的高频等离子炉的Ar-O2混合等离子矩中，在大约10000 K的高温下，粗粒子TiO2汽化蒸发，进人冷凝膨屈长罐中降压、急冷得10~50 nm 的TiO2纳米材料。4 其他方法

4.1 超重力法制备纳米TiO2

主要包括水合TiO2悬浊液的制备和TiO2晶体缎烧成型2个过程:(1)将一定量的TiCl4在冰水浴中缓慢溶解于去离子水中，防止温度过高自发水解，再将溶液倒入带刻度的容器中标定浓度，将配好的溶液倒人到储槽内，启动离心泵将其泵人旋转填充床中，待流速稳定后扩通入氨气开始反应，用调频变运胜导导调节旋转填充床转子的转速，当pH值达到设定值时停止通入氨气，中止反应，并从出出口得到产物浆料，此料液便是水合TiO2悬浮液。(2)对悬浮液进行真空抽滤、滤饼洗涤、100℃干燥、锻烧等后续工艺处理，得到纳米TiO2粉体。4.2 超临界相法（SC法）

溶液中合成超细TiO2分别是在3个实验反应器中完成的，这些反应器填充了近临界密度的异丙醇和0.4mol·L-1的醇钛盐溶液。乙醇和异丙醇的临界温度Tc分别为241℃和238.4℃，与醇钛盐气相热解的温度Tc = 265℃相差不远，特别适合作临界相流体，临界相流体有近似液体的密度和高溶剂能，但低的粘度和高扩散率几乎与气体接近，这些性质有利于分子碰撞且能够增加反应动力，能产生高的成核率。此法溶液浓度很低.可以避免粒子间的进一步凝集，低压下超临界溶液作为气体被除去，得到了于燥的粉末，不再需要液固的分离步骤。

将异丙醇-异丙醇钛盐溶液在280℃加热2 h反应即可完全，这与醇钛盐气相热解温度相近，由超临界法所得固体为锐钦型结构。粒径为30~60 nm，热处理后不发生结块。而用气相热分解法制TiO2，最初所得晶粒很好(<20 nm)，但最终强烈结块。超临界法同溶胶-凝胶法比较，免除了沉淀与干燥步骤，在缎烧过程之前，不需要进一步热处理。SC法制的锐钛型TiO2较溶胶一凝胶法制的锐钦型稳定，例如，SC，900℃加热4 h，20%为金红型TiO2;

溶胶一凝胶法.600℃加热4 h.，20%为金红型TiO2。4.3其它方法

惰性气体原位加压法（IGC）、喷涂-电感耦合等离子体法、高频等离子化学相沉积法（RF-PCVD）等等。5 结束语

综上所述，TiO2纳米材料的制备方法很多，大约二十种左右，就目前而言，这些制备方法各有其优缺点。此外，根据TiO2纳米材料的用途的不同。其制备方法也有差异。随着现代高新科技的开发，TiO2纳米材料的制备方法将会越来越多，而且在制备工艺上一集能耗上将会越来越优越。在研究制备工艺的同时，改进现有的合成工艺.寻求粉体质量好、操作简便且易于工业化大规模生产、成本低廉的合成新工艺，应该是努力的目标。对纳米粉末微观结构的研究还有待于进一步深入，对TiO2纳米材料徽粉特有的化学、物理机械性能，应从理论、徽观结构人手，研究它们产生的机理。总之，随着纳米材料体系和各种超结构体系研究的开展和深人，TiO2超细粒子的制备技术将会得到日益改进。参考文献

[1] 韩跃新，印万忠，王泽红，袁致涛·矿物材料·北京：科学出版社2006

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第四篇：雾霾治理

如何治理雾霾天气

目前，我国一些地区雾霾天气仍在持续！燃煤、机动车、工业、扬尘，这些污染源排放量大，是造成严重污染的根本原因。一般来说城市越大PM 2.5超标越严重与以下因素相关：

一、是由远方沙尘远距离运输到城市；

二、是城乡结合部大兴土木，以北京为例，五六环外尘土飞扬；

三、是工业生产和日常生活的污染物排放，包括燃煤锅炉、机动车尾气、炒菜油烟、加油站和家居装修的挥发物等等；

四、是周边城市重化工业污染物排放影响，如周边城市对北京PM 2.5排放的贡献度接近四分之一；钟南山说：“空气雾霾污染比非典还可怕得多！”

中国如何面对一个又一个被严重空气污染的城市！雾霾究竟该如何治理？看到北京的空气雾霾灾害景象！着实被震撼了也着急了！因空气不像食物,可以选择吃或不吃啊！每个人都会成为受害者！所以，当务之急是要想办法赶快治理雾霾，让大家都可以放心地外出和呼吸新鲜空气！北京今年将围绕“压煤、换车、增绿、监测”四个关键词推出一系列具体举措来治理空气！城市一天之中,PM2.5浓度较大的两个区段是早晨7点到8点和下午18点到20点,该时段均为上下班高峰期,这表明移动排放源已经成为城市污染重要源头，说明人们的活动对PM2.5细颗粒的主导作用！

对于城市空气雾霾的治理我有以下几种想法：

一、在城市中要从根本上解决雾霾天气造成的困扰，首先必须减少天然气采暖和燃煤采暖！目前，许多城市都是由政府补贴鼓励实施天然气采暖，这种政策实际上就是由政府出钱制造更多低空排放的PM2.5。北方城市的天然气采暖是造成冬季雾霾的罪魁祸首，国家应当尽快扭转鼓励天然气采暖的政策，取消对天然气采暖的政府补贴，对天然气采暖设备的销售加征环保税，甚至限制天然气采暖业的发展。

二、燃煤采暖也是造成冬季雾霾天气的重要原因！尽管燃煤采暖是高空排放，但是冬季采暖锅炉排放的污染物很快就会冷凝沉降，进而构成大面积的雾霾成分。燃煤取暖一般都是在城市就近布点，冬季少风天气的情况下，燃煤锅炉排放的污染物就会在城市上空扩散构成雾霾。由于冬季空气蒸腾自净能力很差，这种雾霾随风南下又会给南方地区造成同样的气候灾害。

三、政府在限制天然气采暖和燃煤采暖的同时，应当大力倡导和推动电采暖产业的发展！电采暖是一种较为清洁的采暖方式，电热膜采暖和其他电采暖技术都已经达到可以替代天然气采暖的水准。国家应当制定清洁空气发展战略，鼓励支持电采暖产业的发展。只要政府在采暖电价上给与扶持，推广和应用电采暖就可以有效缓解城市冬季雾霾天气造成的空气污染和健康危害。

四、解决冬季雾霾天气问题的另一项重要措施就是大力发展电动车，从而减少汽车尾气造成的空气污染！北京市应当尽快出台政策实施公交车和出租车电动化，国家要创新发展新型零污染动力车辆，最近我看到法国雪铁龙公司研发了一种空气混合动力轿车，这是一种正确的发展方向比纯电动车适应性强；但一种聚能电动车将更有发展前景、更具竟争力！对于电动轿车采取不限购、不限行、不征税的鼓励政策，电动车配套服务产业也应当加紧制定扶持政策；同时，限制和减少工业排放污染、施工扬尘和道路扬尘，淘汰高污染排放车辆、减少和限制车辆和公车出行；加强空气监测和预报，加强人员外出防护等措施。

减少或消除雾霾天气，从根本上说，就是要大幅削减主要污染物排放。中国巨大的污染物排放量，减排绝非一朝一夕之事，单一减排手段也绝难奏效，必须在国家层面上立即采用强有力的综合措施，方有成功可能。

第五篇：雾霾治理

从电气工程专业角度谈雾霾的治理

工大 牛

一，雾霾成因

雾霾是雾和霾的组合词。雾霾常见于城市。中国不少地区将雾并入霾一起作为灾害性天气现象进行预警预报，统称为“雾霾天气”。雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物，一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极易出现大范围雾霾天气，雾霾形成的内因是主要污染物排放量持续增加，大气污染负荷常年在高位变化。外因则是不利的气象条件频繁出现，京津冀地区地形和气象条件总体不利于污染物扩散，静稳态天气的发生频次远大于其他区域

二，雾霾危害

从生活常识和文献中我总结出了以下雾霾的危害：易诱发心血管疾病，呼吸道疾病，雾霾中含有大量的颗粒物，这些包括重金属等有害物质的颗粒物一旦进入呼吸道病粘着在肺泡上，轻则会造成鼻炎等鼻腔疾病外，重则会造成肺部硬化，甚至还有可能造成肺癌。雾霾天气时光照严重不足，接近底层的紫外线明显减弱，使得空气中细菌很难被杀死，从而传染病的概率大大增加。雾霾天气时，由于空气质量差，能见度低，容易出现车量追尾相撞，影响正常交通秩序，对大家出行造成不便，在日常行车行走时更应该多观察路况，以免发生危险。霾天气对公路、铁路、航空、航运、供电系统、农作物生长等均产生重要影响。雾、霾会造成空气质量下降，影响生态环境，给人体健康带来较大危害。

三，雾霾治理

从根源上治理雾霾需要了解其主要污染源，减少污染源，削减大气污染物是解决雾霾的根本之道。

（1）生产性污染，这是大气污染的主要来源，包括：①燃料的燃烧，主要是煤和石油燃烧过程中排放的大量有害物质，如烧煤可排出烟尘和二氧化硫；烧石油可排出二氧化硫和一氧化碳等；②生产过程排出的烟尘和废气，以火力发电厂、钢铁厂、石油化工厂、水泥厂等对大气污染最为严重；③农业生产过程中喷洒农药而产生的粉尘和雾滴。（2）由生活炉灶和采暖锅炉耗用煤炭产生的烟尘、二氧化硫等有害气体。（3）交通运输性污染，汽车、火车、轮船和飞机等排出的尾气，其中汽车排出有害尾气距呼吸带最近，而能被人直接吸入，其污染物主要是氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳和铅尘等。

四，电气工程专业与雾霾治理

我作为电气工程专业的一名研究生，下面我将从电气工程专业的角度来谈谈雾霾的治理。

电气工程专业主要学习研究有关电力系统的发电，输电，用电三个环节，我将从这三个方面谈一谈雾霾的治理。按照国际绿色和平组织发布的报告推算，少用1亿千瓦时的电力，PM2.5就会减少7吨，PM10减少约17吨。

（1）发电

我们知道雾霾中的主要污染成分——PM2.5公认的几大来源中，燃煤的贡献排名第一。我国的雾霾分布也与燃油、燃煤的分布高度相关。经济越发达的地区，能源消耗越大，产生的PM2.5也最多，因此要改变雾霾状况，就必须改变能源消费习惯。燃煤型火力发电应该减少其所占比例，合理兴建新能源发电项目，鼓励风电，太阳能发电，核电等环保型新能源发电项目的建设，在国家大力治理雾霾的背景下，非化石能源解决环境问题成为一条重要途径。

（2）输电

从电气专业角度讲，可以将发电厂建造在人烟稀少，风力资源充沛的地区，以利于烟尘的挥散，将电能通过输电线运送到人口与工业密集的地方。

治理雾霾，首先要控制“燃煤”排放。煤用来发电的效率比直接燃烧要高一倍还多，因此用煤来发电是“划算”的。但需要改变燃烧布局，要让煤在新疆、内蒙古等产煤地区就地燃烧，转化成电力输送到东部，而不是运到东部再燃烧。这样可大大缓解雾霾。

无论是改变燃烧布局，还是加大光能和太阳能的利用，都希望能够把电从西北一带输送到东部。所有这些措施的实现，都依赖于电从远方来，也就是特高压输电。特高压凸显其环保效益。在分布式能源中短期内无法形成替代的情况下,我国能源资源与用电负荷中心逆向分布的特点决定了大范围的能源调配是能源的重要战略;而电能的远距离输送是大范围能源调配的有效方式;特高压技术恰能够满足远距离、大容量的输电需求。因此发展特高压将能够实现水电、风电及光伏的跨区外送,缓解中东部雾霾日益严重的状况。

（3）用电

节约减排是一个耳熟能详的话题，从电气专业谈雾霾治理也少不了节能节电这一项。

电能利用率是用户可利用的有效电能总量与消耗电能总量之比。两者的差值为损耗的电能，它包括设备损耗和管理损耗。用电设备性能差、电能与其他能量的转换传递次数多、效率低，将使设备损耗增加。用电过程操作水平低、工艺参数不合理、各工序之间不协调以及管理不善等，将使管理损耗增加。供电网络的电能损耗包括供电线路上的电能损耗和变压器的电能损耗。节电的方法大致概括为以下几点（1）推广绿色照明技术、产品和节能型家用电器；（2）降低发电厂用电和线损率，杜绝不明损耗；（3）鼓励余热、余压和新能源发电，支持清洁、高效的热电联产、热电冷联产和综合利用电厂；（4）推广用电设备经济运行方式；（5）加快低效风机、水泵、电动机、变压器的更新改造，提高系统运行效率；（6）推广高频可控硅调压装置、节能型变压器；（7）推广交流电动机调速节电技术；（8）推行热处理、电镀、铸锻、制氧等工艺的专业化生产；（9）推广应用蓄冷、蓄热技术。