§2 几种重要的环保纳米材料

第一篇：§2 几种重要的环保纳米材料

§2 几种重要的环保纳米材料

2.1 纳米TiO2

2.1.1 在治理有机污染物方面的应用

纳米TiO2光催化剂能有效地降解有机污染物，其机理就是通过催化剂表面产生的强氧化性的自由基致使有机物氧化分解．最终使之矿化。因这种氧化作用无选择性，且有较高的分解效率，所以环境中的多种有机污染物均可被氧化分解而消除。

2.1.1.1 卤代有机化合物

卤代有机化合物包括卤代脂肪烃、卤代芳香烃和卤代脂肪酸等。这类物质在美国和欧共体公布的环境优先污染物黑名单中占有相当大的比例。由于其种类繁多、应用广泛、对人类和其他生物毒性较强、对自然环境污染严重，因而研究其催化降解条件、机理及治理方法均具有重要的现实意义。Willie和Prudent等人分别用普通TiO2粉末进行了卤代脂肪烃、卤代有机酸和卤代芳烃的光催化降解实验研究，并详尽探讨了光催化降解机理。1992年，李田等人对饮用水中9种卤代有机物进行了光催化降解的实际和模拟研究，并得到了9种卤代有机物的光催化降解半衰期，结果表明饮用水中多种有机物被同时去除，水质得以全面改善。2.1.1.2 染料

农药分为除草剂和杀虫剂，大都是有机磷、有机氯及含氮化合物。它们在大气、土壤和水体中停留时间长，危害范围广，且难以降解，故其在自然界的环境化学行为深受人们的关注。1999年，郑巍等人研究了由CMC—Na附载普通TiO2光催化降解农药的过程，降解率达50％以上，降解速率符合一级动力学方程，并探讨了以自然光为光源催化降解咪呀胺的可行性。1996年，陈士夫等人以四异丙醇钛为原料，用S—R法制备的TiO2，胶体，经烧结后生成的粉末附载于玻璃纤维．对有机磷农药进行了光催化降解研究。结果表明，浓度较低的有机磷农药在375W中压汞灯照射下短时间内被完全分解为磷酸根，效果显著。光催化分解农药的优点是它不会产生毒性更高的中间产物，这是其他方法所无法相比的。2.1.1.4 表面活性剂

表面活性剂在工农业和人们生活中有着广泛的应用，已对水环境造成严重污染。由于其影响废水的生化处理．且进入人体后能加快肝脏合成胆固醇的速度，所以如何去除水体中的表面活性剂已引起人们的重视。目前去除水体中表面活性剂的主要方法有泡沫分离法、絮凝分离法和吸附法等，但这些方法对低浓度表面活性剂废水的处理效果不能令人满意。而采用纳米TiO2光催化分解表面活性剂的研究已为人们所关注，并对一些表面活性剂光解处理取得了较好的效果。2.1.1.5 其他有机化合物

对于酚类、多环芳烃、杂环及含氮化合物的光催化降解，也进行过相关的研究。Oliveira等人对苯酚的光催化机理进行了深入地研究，并提出了光催化氧化模式。2000年，王晓平等人曾用自制的纳米TiO2粉末对苯酚进行了光解研究，效果较为显著。对于多环芳烃及杂环芳烃等因其结构比较复杂，产物种类多，对其光解机理还不很清楚，有待于进一步研究。2.1.2 在环境净化方面的应用

纳米TiO2粒子在紫外光照射下产生载流子(电子、空穴对)，空穴能分解周围的水产生活性羟基自由基－OH，电子能使空气中的氧还原成活性氧离子，因而显示出极强的氧化能力。油污、细菌、恶臭分子等被吸附在纳米TiO2，粒子的表面而分解成CO2和H20等无害物质。因此纳米TiO2在环境净化方面有着广泛的应用。日本在这一领域的开发研究起步较早，东京大学的藤岛昭教授等人在1993年就提出了将TiO2光催化剂应用于环境净化的建议，外加20世纪90年代日本实施了净化空气的恶臭管理法，当时在日本掀起了大气净化、除臭、防污、抗菌、防霉和开发无机抗菌剂的所谓“光净化革命”的热潮，TiO2光催化剂的应用开发研究受到广泛的重视。此后一些环境净化产品相继问世，如在空气净化方面：室内用产品有抗菌瓷砖、抗菌卫生陶瓷、除臭照明灯具、防污除臭日光灯、除臭杀菌空气清净器、除臭板、除臭纸和布等；室外用产品有NO除去板、防污顶棚、防污隧道照明装置。水质净化方面的产品有泄漏油处理用的油分离玻璃珠、地下水及下水道污水处理用的有机氯化物催化剂以及防水生生物附着用的玻璃纤维布等。近年来，我国也开始将纳米TiO2光催化剂应用于环境净化方面的研究，有些产品已经面世．相信几年后我国将在这一领域取得显著成就。2.2 纳米级稀土钙钛矿复合氧化物 2.2.1 治理大气污染

随着人们生活水平的提高，交通工具越来越发达，汽车拥有量越来越多，汽车所排放的尾气已成为污染大气环境的主要来源之一。汽车尾气的治理已成为各国政府亟待解决的难题。实验研究发现，纳米级稀士钙钛矿型复合氧化物AB03对汽车尾气所排放的CO、NO和HC具有良好的催化转化作用。把它作为活性组份负载于蜂窝状堇青石载体上制成的汽车尾气催化剂三元催化效果较好，价格便宜，可以替代昂贵的贵金属催化剂。近年来，很多稀土钙钛矿型复合氧化物已经投放市场应用于汽车尾气的治理。2.2.2 纳米级SrFeO3-X ——可治理有害废水

稀土钙钛矿型复合氧化物ABO3作为催化剂一般用于有害气体的治理，但用于有机污染物的催化降解的报道较少。2000年，天津大学的王俊珍等人采用柠檬酸络合紫外灯照射成溶胶，然后真空干燥和培烧制备了颗粒在2O～3Onm的SrFeO3-x，用其对染料废水进行催化降解。实验发现，纳米级SrFeO3-x 悬浮体系可使各种不同水溶性染料溶液降解脱色。染料的脱色并非催化吸附所致，而是发生了催化降解。

2.3 天然纳米材料膨润土

环境保护是当今生态环境首要课题。天然纳米材料——膨润土在环境保护中应用在国外已相当广泛。膨润土可作为有害物质吸附剂，浑浊水的澄清剂，放射性废料和有毒物料的密封剂，被污染水的防水剂、污水处理剂、洗涤助剂等，但我国开发研究应用的较少。2.3.1 在废料处理方面的应用

2.3.1.1 用天然钠基膨润土做垃圾填埋场的防渗层

国外用膨润土毯(板)、粉做垃圾填埋场防渗层的很多，尤其是德国、韩国、日本，美国用的更多，我国也已开始使用。因膨润土具有高度的水密实性和自我修补、复原功能，在理论上是接近完美的防渗材料。2002年，世界足球杯的赛场就在一个特大的垃圾填埋场上建成，其上下四周全部用膨润土毯做防渗层。而韩国16年前所建的填埋场所用防渗材料与我国以前建的填埋场一样，防渗材料的耐久性差，有的严重污染地下水。要修复这些防渗层，杜绝渗漏，需花原造价5倍的代价。

2.3.1.2 用膨润土进行核废料处理和消毒防护

国内外都有将核电站等放射性废料用膨润土稠浆包裹后装入容器深埋地下的做法，效果较好；国外用膨润土制备毒剂防护的消毒急救包，有广泛的用途。2.3.2 在废水、废油处理中的应用

2.3.2.1 膨润土在处理煤气洗涤废水中的应用

用膨润土处理印染废水、蠖气洗涤废水、味精厂等废水、废物，去除率达99．5％。有的在处理废水后再把回收物做成饲料添加剂。

2.3.2.2 用膨润土作动物垫圈料，处理废水、臭气，膨润土能使动物粪便容易分散、清理。国内大城市的需求量也有所提高，由于圈养动物场和屠宰场、水产加工场产生的污水、臭气对环境有害，可在这些场所撒膨润土，回收高效肥料，有一举两得之功效。

2.3.2.3 用膨润土处理、吸附废油

用膨润土处理快餐的煎炸废油、油污十分有效。膨润土是很好的吸附剂，用膨润土吸附电力行业绝缘油在国外很盛行；海上油船泄漏的油浮在海面上，国外是在其上撒吸附剂后结块清除。2.3.2.4 用膨润土做洗涤用品

用膨润土洗涤羊毛等在古罗马、古埃及公元前3000年已开始，现代洗涤剂掺入一定量的膨润土，可增加其洗洁力度。2.3.3 在废气处理中的应用 2.3.3.1 用膨润土处理有害气体

国外用膨润土制成汽车排气管、过滤器，主要是充分利用膨润土的吸附性。2.3.3.2 用膨润土制作卷烟复合过滤剂

用膨润土代替活性炭可降低卷烟中含有的焦油、自由基、尼古丁等对人体的危害。

2.3.4 膨润土在软水剂、澄清剂中的应用

2.3.4.1 在水库上游撒膨润土可使水库不洁物质絮凝沉入库底经生物净化加以处理，同时也可使水库漏水得到根治。因为膨润土能修复库底裂缝。2.3.4.2 膨润土可使果汁、糖汁澄清。2.3.4.3 膨润土可使硬水软化。

2.3.5 膨润土做防渗材料可抵御海水对淡水、土地的盐化 2.4 聚氨酯材料 2.4.1 绿色溶剂型胶粘剂

绿色溶剂即无毒或可以生物分解的溶剂(如丙酮、双戊烯、乳酸乙酯、乙醇等)。美国Morton公司开发的以聚醚多元醇为基础的HAS系列胶粘剂即为以乙醇为主溶剂的混合溶剂型(绿色溶剂)胶粘剂。2.4.2 可降解型聚氨酯

聚氨酯性质稳定，不能在自然环境中较快降解，从而造成环境污染，因此研究开发可降解聚氨酯势在必行。纤维素、木质素是可再生资源，具有完全生物降解性，故可以用于合成可降解聚氨酯。以木质素为原料制备聚氨酯，关键在于提高木质素与异氰酸酯之间的反应程度，而提高木质素在聚氨酯中的反应活性，主要在如何提高醇羟基的数量．用甲醛或环氧丙烷等对木质素进行改性，用改性木质素合成聚氨酯可以制得性能良好的聚氨酯，同时也降低了聚氨酯的生产成本。有研究表明：直接用树皮作为羟基组分可以制得刚性很强的聚氨酯泡沫，并且省 去了复杂的提取工艺，此外，也可使用合成聚酯多元醇制备可降解聚氨酯。2.5 银系抗菌剂

银系抗菌剂主要用于陶瓷、搪瓷面釉中，烧成后使其保持抗菌性能，既可以喷涂到日用陶瓷，建筑卫生陶瓷釉面上，又可以用膜液镀于陶瓷、玻璃制品。银系抗菌剂的抗菌机理目前有两种理论：其一足微量的银离子进入菌体内部，破坏了微生物细胞的呼吸系统，引起酸的破坏(或氨基酸等的变形、损坏)；其二是由于银离子的催化作用，将氧气或水中的溶解氧变成了活性氧，这种活性氧具有抗菌作用。

第二篇：重要的环保

重要的环保

镇安县城关小学六（5）班喻文龙环境对于我们来说，是非常重要的，它就像一把大伞，为我们遮风挡雨保护我们的家园，如果离开了这把神奇的伞，那我们的家园就会像撒哈拉大沙漠一样，一片死气沉沉，荒无人烟。所以我要向全球发出意示，让我们一起保护环境吧！

然而现在我们身边，环境越来越恶化，有一次我看见一个大人在路边随便丢了一张纸，我非常伤心，心想如果每个人都丢一张废纸，那么这个世界会是什么后果呢？真是太可怕了，整个世界就会变成白色的垃圾站，越想越可怕，我急忙把这个纸片捡起来，丢进垃圾桶里。还有一次，我在电视上看见一篇有关环境的报道：福建那边的江水浑浊不清，江里的鱼都死了，浮在了江 面，每条鱼的嘴里都吐着白沫，江边还飘着白色垃圾，有小食品袋，糖果皮。。。这一景象真是惨不忍睹。人们的生活水平在提高，自身的环保意识却在下降。还有那些没有道德的伐树者，他们可有想过树给我们带来的好处呢？树为我们人类付出了那么多！那么多树为我们挡住袭来的沙尘暴和可怕的龙卷风，这些伐树者真应该静静的好好的反省一下，如果没有了树，我们的生活环境又是什么样子呢?可见目前我们环境的恶劣，也是在向我们发出了警告，提醒我们爱护环境刻不容缓！我认为爱护环境，人人有责，所以我们要从现在做起，从身边做起，不要随地吐痰，不乱丢纸屑，少用本子，用完的本子可以当验算本，看完的报纸可以练习毛笔字。把保护环境当做最重要的工作做下去，树立环保意识，做环保守护者。

“保护环境，人人有责。”我要把这句话铭记在心，把这句话当作一颗种子，我会用细心去浇灌它，让它茁壮成长，让“爱护环境，人人有责”这句话传递下去。我相信，只要我们齐心协力，在不久的将来，我们周围的环境一定会变得越来越好。

指导老师：陈大翔

第三篇：二维纳米光子学材料研究获重要突破

二维纳米光子学材料研究获重要突破

近日，中科院上海光机所研究员王俊与张龙、赵全忠以及上海光机所中科院外国专家特聘研究员Werner Blau等人合作，首次报道了二维层状MoS2纳米材料在近红外波段的优异超快饱和吸收性能。相关研究成果日前发表于《美国化学学会—纳米》。

据介绍，过渡金属硫化物二维纳米材料，如MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2等受到了学界的高度重视，许多独特的光电性质在该材料由体材料降解到二维单分子层后体现出来，该类材料已成为新一代高性能纳米光电器件国际前沿研究的核心材料之一。然而，针对这类宽禁带直接带隙半导体二维纳米片的超快非线性光学性质及相应光子器件的研究还鲜有报道。

上述研究小组利用液相剥离技术成功制备出高品质MoS2纳米片分散液。透射电子显微镜、可见—红外吸收光谱、拉曼光谱、原子力显微镜研究表明，分散液中存在大量高品质MoS2纳米片层。超快非线性光学实验证实MoS2纳米片对100fs、800nm近红外激光脉冲具有比石墨烯更加优异的饱和吸收响应。

业内专家表示，这些结果预示着以MoS2为代表的过渡金属硫化物二维纳米半导体材料在超短脉冲锁模器、激光防护光限幅器以及光开关等光子学器件开发方面的巨大潜力。（来源：中国科学报）

石墨烯电池，利用锂电池在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。

1发明历程

不久前，美国俄亥俄州的Nanotek仪器公司利用锂电池在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出一种新的电池。这种新的电池可把数小时的充电时间压缩至短短不到一分钟。分析人士认为，未来一分钟快充石墨烯电池实现产业化后，将带来电池产业的变革，从而也促使新能源汽车产业的革新。

目前，作为导电性、机械性能都很优异的材料，素来有“黑金子”之称的石墨烯目前在中国市场上的价格近十倍于黄金，超过2000元/克。新型石墨烯电池实验阶段的成功，无疑将成为电池产业的一个新的发展点。电池技术是电动汽车大力推广和发展的最大门槛，而目前的电池产业正处于铅酸电池和传统锂电池发展均遇瓶颈的阶段，石墨烯储能设备的研制成功后，若能批量生产，则将为电池产业乃至电动车产业带来新的变革。

2石墨烯电池利用环境热量自行充电的试验

这是一个有趣的创意，用于制作电池。水溶液中离子的热运动是巨大的，室温下达每秒几百米。但很少有人研究这一过程，也没有人研究它可能产生电流。进行这一研究的徐子涵(Zihan Xu)是香港理工大学(Hong Kong Polytechnic University)的，他和几个同伴不仅研究这个过程，而且似乎也掌握了。

石墨烯电池在饱和氯化铜溶液中，时间(小时、天数)和产生电压的关系。这些人已经制成电路，其中包含LED，用电线连接到带状石墨烯。他们只是把石墨烯放在氯化铜(copper chloride)溶液中，进行观察。果然，LED灯亮了。实际上，他们需要6个石墨烯电路，形成串联，这样就可产生所需的2V，使LED灯发亮。

徐子涵和同事说，这里发生情况就是这样。铜离子具有双重正电荷，穿过溶液的速度约每秒300米，这是因为溶液在室温下的热能量。当离子猛烈撞入石墨烯带时，碰撞会产生足够的能量，使不在原位的电子离开石墨烯。这些电子有两种选择：可以离开石墨烯带，和铜离子结合，也可以穿过石墨烯，进入电路。

原来，流动的电子在石墨烯中更快，超过它穿过溶液的速度，所以电子自然会选择路径，穿过电路。正是这一点点亮了LED灯“释放的电子更倾向于穿过石墨烯表面，而不是进入电解液。我们的设备就是这样产生电压的，”徐子涵说。

因此，这个装置产生的能量来自周围环境的热量。这些人说，他们可以提高电流，只需加热溶液，也可用超声波加快铜离子。他们甚至声称，只依靠周围热量，就可以使他们的石墨烯电池持续运行20天。但是，还有一个重要的问号。另一个假设是某种化学反应产生电流，就像普通的电池。

然而，徐子涵和同事说，他们排除了这一点，因为进行了几组控制实验。然而，这些是在一些补充材料中介绍的，他们似乎并没有放在arXiv网站上。他们需要公开这些，要赶在别人做出严肃声明之前。从表面价值来看，这看起来是一项非常重要的成果。其他人也在石墨烯中产生过电流，但只是让水流过它，所以这并不真的使人吃惊，移动的离子也可以产生这样的效果。这预示着清洁的绿色电池，只依靠环境热量驱动。徐子涵和同事说：“这代表着一个巨大的突破，研究的是自驱动技术”。

我们希望他们是正确的。但至少在目前，人们还仍然无法下结论。3石墨烯市场 小电容带来大市场

由于其独有的特性，石墨烯被称为“神奇材料”，科学家甚至预言其将“彻底改变21世纪”。曼彻斯特大学副校长Colin Bailey教授称：“石墨烯有可能彻底改变数量庞大的各种应用，从智能手机和超高速宽带到药物输送和计算机芯片。”

最近美国加州大学洛杉矶分校的研究人员就开发出一种以石墨烯为基础的微型超级电容器，该电容器不仅外形小巧，而且充电速度为普通电池的1000倍，可以在数秒内为手机甚至汽车充电，同时可用于制造体积较小的器件。

石墨烯电池

微型石墨烯超级电容技术突破可以说是给电池带来了革命性发展。目前主要制造微型电容器的方法是平板印刷技术，需要投入大量的人力和成本，阻碍了产品的商业应用。而现在只需要常见的DVD刻录机，甚至是在家里，利用廉价材料30分钟就可以在一个光盘上制造100多个微型石墨烯超级电容。

石墨烯应用三大领域

随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于目前已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。在今年的消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目，成为未来移动设备显示屏的发展趋势。柔性显示未来市场广阔，作为基础材料的石墨烯前景也被看好。有数据显示2013年全球对手机触摸屏的需求量大概在9.65亿片。到2015年，平板电脑对大尺寸触摸屏的需求也将达到2.3亿片，这为石墨烯的应用提供了广阔的市场。韩国三星公司的研究人员也已制造出由多层石墨烯等材料组成的透明可弯曲显示屏，相信大规模商用指日可待。

另一方面，新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。之前美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米图层的柔性光伏电池板，可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本，这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外，石墨烯超级电池的成功研发，也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题，极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。

由于高导电性、高强度、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。前不久美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器，就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。

石墨烯在各国发展现状

正是看到了石墨烯的应用前景，许多国家纷纷建立石墨烯相关技术研发中心，尝试使用石墨烯商业化，进而在工业、技术和电子相关领域获得潜在的应用专利。欧盟委员会将石墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”，设立专项研发计划，未来10年内拨出10亿欧元经费。英国政府也投资建立国家石墨烯研究所(NGI)，力图使这种材料在未来几十年里可以从实验室进入生产线和市场。

中国在石墨烯研究上也具有独特的优势，从生产角度看，作为石墨烯生产原料的石墨，在我国储能丰富，价格低廉。另外，批量化生产和大尺寸生产是阻碍石墨烯大规模商用的最主要因素。而我国最新的研究成果已成功突破这两大难题，制造成本已从5000元/克降至3元/克，解决了这种材料的量产难题。利用化学气相沉积法成功制造出了国内首片15英寸的单层石墨烯，并成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上，制备出了7英寸石墨烯触摸屏。

图为中科院重庆绿色智能技术研究院的研究人员在展示单层石墨烯产品的超强透光性和柔性。

随着研究的不断深入，技术难题的接连攻克，应用范围也在不断拓宽，相信石墨烯器件时代已为期不远，现在也可以期待一下这一“21世纪的神奇材料”会带来怎样的惊喜。【转】

第四篇：环保纳米材料,给力低碳生活

环保纳米材料，给力低碳生活

世上有不用洗的衣服，有不用擦的玻璃，还有会自动空气净化的马路，你相信吗？在纳米新材料技术领域，这些都不是什么新奇事了，而是纳米新技术带给人们的全新生活体验。

香港理工大学的科学家最近研制出了一种能自我清洁的布料。他们使用一种特殊的工艺使纳米二氧化钛附着在布片上。阳光照射在二氧化钛上，会使电子从中逸出。这一部分电子与空气中的氧反应，生成具有强氧化作用的氧自由基，将污物分解成二氧化碳和水等小分子，这样就达到了自我清洁的目的。作为人间的纳米二氧化钛并不会损耗，因此只要有阳光，面料就能发挥自我清洁功能，这样的衣服就免洗了。

纳米二氧化钛受太阳光中的紫外光照射时，钛原子上的电子被光激发，运行轨道发生变化，从而产生极强的氧化能力，因此能够分解部分无机物和有机物。人们根据这一原理开发了光催化技术，即利用纳米二氧化钛作为催化剂，使物质吸收光的能量而发生分解，从而达到杀菌、自清洁、净化空气、除臭等目的。进入20世纪90年代，人们把纳米技术应用到二氧化钛中，研制出了纳米二氧化钛。纳米二氧化钛更易于和其他原子团等结合，在参加化学反应时比一般的二氧化钛要活泼成千上万倍，所以纳米二氧化钛在各个领域大受青睐。

随着社会经济的发展，人们越来越重视生活质量和健康水平的提高。抗菌、防腐、除味、净化空气、优化环境将成为人们的追求。当前全球面临着严重的环境污染，纳米二氧化钛作为恒久的光催化剂已被应用在除了水和空气净化之外的各种环境方面的问题。有关资料表明，纳米二氧化钛对于破坏微观的细菌和气味是有用的。另外还可以使癌细胞失活，对臭味进行控制，对于氮的固化和对于清除油的污染都是十分有效的。

杭州万景新材料有限公司作为国内最大的纳米二氧化钛供应商之一，已把这些技术应用了不同领域。比如针对纳米二氧化钛具有很高的表面活性，抗菌能力强等特点，研发出了可以应用于抗菌防污涂料、病房杀菌、农田抗菌剂、卫生陶瓷洁具、水处理、新型抗菌荧光灯等方面的产品。比如针对纳米二氧化钛具有优异的紫外线屏蔽性，再加上它的透明性（不会在皮肤上残留白色，能厚涂抹）和无毒（不会刺激皮肤引起发炎）等特点，公司研发出了能广泛应用于化妆品工业的绿色新材料。据行业报道，在日本每年已有一定量的纳米二氧化钛作为防晒剂、化妆品底和口红等产品的添加原料。另外还有电池专用、纺织专用和航天工业专用的纳米二氧化钛，形成了比较完整产品系列。

万景的研发人员表示，随着人们对绿色低碳生活的要求进一步提高，公司将加强技术创新，研发出更多节能、环保、高效的绿色纳米新材料，为人们创造低碳新生活，使生活更加舒适便捷、社会更加和谐美好。

第五篇：纳米材料在环保中的应用

纳米技术在环保中的应用

李智（广西大学 材料科学与工程 2012级 1209010116）

摘要：综述了纳米技术在环境保护中的应用情况,环境保护是当今生态环境重要课题,传统的污染治理存在着一定的不足。纳米技术在环境保护方面的应用将会给我国乃至全世界在治理环境污染方面带来新的机遇。

Abstract: This paper summarizes the application of nanotechnology in environmental protection, environmental protection is an important issue in today's ecological environment, the traditional pollution control has some shortcomings.The application of nanotechnology in environmental protection will bring new opportunities to our country and the world in the treatment of environmental pollution.关键词：纳米技术；环境保护；应用

Keywords: nano technology;environmental protection;application 1 引言

纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。由纳米技术研制生产出来的纳米材料不仅具有良好的吸附能力、杀菌能力、抗辐射能力，还有十分良好的吸收效果。因为纳米技术自身的优势，人们已将其广泛的应用到了城市环境治理中，并取得了明显的效果，有效的改善了城市的环境水平，其在环保过程中起着重要作用。纳米技术在治理有害气体方面的应用

大气污染一直是各国政府需要解决的难题，空气中超标的二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOC)是影响人类健康的有害气体，纳米材料和纳米技术的应用能够最终解决产生这些气体的污染源问题。工业生产中使用的汽油、柴油以及作为汽车燃料的汽油、柴油等，由于含有硫的化合物在燃烧时会产生SO2 气体，这是SO2 的最大污染源。所以在石油提练中有一道脱硫工艺以降低其硫的含量。纳米钛酸钴(CoTiO3)是一种非常好的石油脱硫催化剂。以半径55nm ～ 70nm 的钛酸钴作为催化活体多孔硅胶或Al2O3 陶瓷作为载体的催化剂，其催化效率极高。经它催化的石油中硫的含量小于0.01 %，达到国际标准。工业生产中使用的煤燃烧时也会产生SO2气体，如果在燃烧的同时加入一种纳米级助烧催化剂不仅可以使煤充分燃烧，不产生一氧化硫气体，提高能源利用率，而且会使硫转化成固体的硫化物，而不产生二氧化硫气体，从而杜绝有害气体的产生。最新研究成果表明，复合稀土化合物的纳米级粉体有极强的氧化还原性能，这是其他任何汽车尾气净化催化剂所不能比拟的。它的应用可以彻底解决汽车尾气中一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的污染问题。以活性碳作为载体、纳米Zr0.5Ce0.5O2粉体为催化活性体的汽车尾气净化催化剂，由于其表面存在Zr4+/Zr3+及Ce4+/Ce3+，电子可以在其三价和四价离子之间传递，因此具有极强的电子得失能力和氧化还原性，再加上纳米材料的表面大、空间悬键多、吸附能力强，因此它在氧化一氧化碳的同时还原氮氧化物，使它们转化为对人体和环境无害的气体———二氧化碳和氮气。而更新一代的纳米催化剂，将在汽车发动机汽缸里发挥催化作用，使汽油在燃烧时就不产生CO 和NOx，无需进行尾气净化处理。

[1]3 纳米技术在水污染治理中的应用 3.1 处理无机污染废水

重金属是一种十分有价值的资源，在我国的生产生活中具有十分重要的作用。然而由于在重金属开采与工业生产中人们没有做好相应的技术处理措施，致使大量的重金属资源流失，其中一部分流失的重金属会进入水中，造成水资源的严重污染。而受污染的水会通过各种渠道对环境与人们的身体健康造成不良的影响与危害。而利用纳米技术中的纳米粒子对无机污染废水进行处理，能够对水中的重金属粒子进行还原，使其形成重金属结晶体。这样一来，就既有效的使水资源变得更加清洁健康，而且也在另一程度上实现了对重金属的回收，减少了资源浪费，可谓是一举两得。

3.2 处理有机污染废水

科学研究已经证明，作为光催化剂原料的TiO2 能够有效的对被氧化水中的有机物质进行降解。相关科研机构已经证实，纳米光催化剂能够对污染水中的八十多种有机污染物质进行降解处理，通过光化学反应使这些有毒物质变为对环境和人力无危害的物质，从而有效的实

[2]现对环境中有机污染废水的净化。提高环境中水的健康清洁程度。

3.3 对自来水进行净化处理

新型纳米级净水剂的吸附能力和絮凝能力是普通净水剂AL2O3 的十到二十倍。新型纳米净水剂通过对纳米磁性物质、纤维物质以及活性炭装置的利用，能够很好的实现对水中悬浮颗粒以及各种杂质的吸附，使水中的异味和铁锈等物质得以去除干净，从而实现对自来水的全面净化。在此基础上，人们还可以利用带有纳米孔径的处理膜和带有不同纳米孔径的陶瓷小球处理装置，来实现杀灭自来水中细菌、病毒的目的，从而进一步提高饮用纯净水的卫生安全质量，并且在这一过程中，水中的各种矿物质元素并不会被吸附掉，而是能够最终保存在水中，提高自来水的矿物活性成分含量。纳米技术在其它环保领域中的应用 4.1 纳米技术在城市固体废物处理方面的应用

纳米技术在城市固体废物处理方面所发挥的作用主要体现在以下两个方面：首先，利用纳米技术能够很好的实现对橡胶、塑料以及印刷电路板等固体废物的处理。人们通过利用纳米技术对这一类型的固体废物进行再加工，使其形成微粉颗粒，并将其中夹杂的各种杂物、异物去除，就能使这些由橡胶、塑料等制成的微粉颗粒原料得以循环利用，提高资源利用率。第二，利用纳米TiO2 催化技术加速城市废物的降解速度，从而有效缓解城市垃圾量不断加

[3]大给城市环境污染治理带来的压力。

4.2 纳米技术在防止电磁波辐射方面的应用

电子信息科技的发展使得电磁场、电磁波等在城市中的运用越来越普遍。而研究发现，电磁场发出的电磁波在很大程度上会对人的神经系统造成一定的不利影响、威胁人们的生命健康安全。而纳米技术与纳米材料的出现则有效缓解了电磁波问题带给人们的压力。人们通过在墙体中安装纳米材料的方式来提高建筑的抗辐射能力，从而保证生活在建筑内的人免受电[4]磁波的干扰与辐射。4.3 纳米技术在噪声控制方面的应用

随着科学技术与社会经济的发展，城市中的人口聚集程度也越来越高。喧闹的人群、发达的工业生产、汽车等都在很大程度上加剧了城市噪音的强度。科学家们已经通过相关的科学研究与实验证实，当噪声污染达到一定级别时很可能对人类的身体健康造成不利影响，重者[5]甚至会造成人的死亡。一般来说，飞机、轮船、汽车以及工厂中的某些机械在启动状态下，其噪声可达到上百分贝，导致环境噪声污染的形成。而将纳米技术应用到这些机械设备中，能够有效降低机械设备之间的摩擦作用力，从而有效降低噪声的分贝，实现对噪声污染的有效控制。利用纳米科技研发出的润滑剂应用到机械设备后，不仅能降低机械运行时的噪声，[6] [7]还可以促进机械运行寿命的延长。结语

纳米科学技术是一门新兴的学科，是21世纪的前沿学科，它会对环境保护产生重要的影响，有着广阔的应用前景，甚至会改变人们传统的环保理念。利用纳米技术对解决全球性的水污染问题将起到极其重要的作用。可以预见，随着科学研究工作的不断深入和应用水平的不断提高，纳米技术解决环境污染问题将成为未来环境保护发展的必然趋势。本文主要对纳米技术在大气环境、水污染治理以及其他环境保护领域中的应用进行了细致的介绍与分析，希望能够有效提高我国的环境保护质量。

参考文献

[1] 斌峰.纳米材料与技术在环保中的应用[J].物理与工程,2004.[2] 光焕竹,冯树文,杨培霞等.纳米材料在环境保护和环境治理方面的应用[J].化学工程师,2012.[3] 徐悦华,古国榜,林新花等.光催化降解有机磷农药中甲胺磷的降解效率的 测定[J].重庆环境科学,2011.[4] 覃爱苗,廖雷.纳米技术及纳米材料在环境治理中的应用[J].中山大学学报(自然科学版),2013.[5] 张汝冰,刘宏英,李风生等.均匀沉淀法制备纳米TiO2 及其在环保方面的 应用[J].环境化学,2010.[6] 符小荣,张校刚,宋世庚等.TiO2 /Pt/Glass 纳米薄膜的制备及对可溶性染料 的光电催化降解[J].应用化学,2011.[7] 尹文沛,戴育民.纳米技术及纳米材料在环境治理中的应用[J].科技风，2014.