光催化剂纳米二氧化钛对环境污染的净化功能
由于纳米TiO2除了具有纳米材料的特点外,还具有光催化性能,使得它在环境污染治理方面将扮演极其重要的角色.
1.1、降解空气中的有害有机物.近年来,随着室内装潢涂料油漆用量的增加,室内空气污染越来越受到人们的重视.调查表明,新装修的房间内空气中有机物浓度高于室外,甚至高于工业区.目前已从空气中鉴定出几百种有机物质,其中有许多物质对人体有害,有些是致癌物.对室内主要的气体污染物甲醛、甲笨等的研究结果表明,光催化剂可以很好地降解这些物质,其中纳米TiO2的降解效率最好,将近达到100％.其降解机理是在光照条件下将这些有害物质转化为二氧化碳、水和有机酸.纳米TiO2的光催化剂也可用于石油、化工等产业的工业废气处理,改善厂区周围空气质量.
1.2、它可以降解有机磷农物.这种70年代发展起来的农药品种占我国农药产量的80％,它的生产和使用会造成大量有毒废水.这一环保难题,使用纳米TiO2来催化降解可以得到根本解决.
1.3、用纳米TiO2催化降解技术来处理毛纺染整废水,具有省资、高效、节能,最终能使有机物完全矿化、不存在二次污染等特点,显示出良好的应用前景.
1.4、在石油开采运输和使用过程中,有相当数量的石油类物质废弃在地面、江湖和海洋水面,用纳米TiO2可以降解石油,解决海洋的石油污染问题.
1.5、用纳米TiO2可以加速城市生活垃圾的降解,其速度是大颗粒TiO2的10倍以上,从而解决大量生活垃圾给城市环境带来的压力.
1.6、一般常用的杀菌剂Ag、Cu等能使细胞失去活性,但细菌被杀死后,可释放出致热和有毒的组分如内毒素.内毒素是致命物质,可引起伤寒、霍乱等疾病.利用纳米TiO2的光催化性能不仅能杀死环境中的细菌,而且能同时降解由细菌释放出的有毒复合物.在医院的病房、手术室及生活空间细菌密集场所安放纳米TiO2光催化剂还具有除臭作用.
1.7、纳米TiO2由于其表面具有超亲水性和超亲油性,因此其表面具有自清洁效应,即其表面具有防污、防雾、易洗、易干等特点.如将TiO2玻璃镀膜置于水蒸气中,玻璃表面会附着水雾,紫外线光照射后,表面水雾消失,玻璃重又变得透明.在汽车挡风玻璃、后视镜表面镀上TiO2薄膜,可防止镜面结雾.实验表明,镀有纳米TiO2薄膜的表面与未镀TiO2薄膜的表面相比,前者显示出高度的自清洁效应.一旦这些表面被油污等污染,因其表面具有超亲水性,污染不易在表面附着,附着的少量污物在外部风力、水淋冲力、自重等作用下,也会自动从TiO2表面剥离下来,阳光中的紫外线足以维持TiO2的薄膜表面的亲水特性,从而使其表面具有长期的自洁去污效应.这一特性的开发利用将改变人们对涂层功能的认识,从而给涂层材料带来-次新的革命.今后将广泛应用于汽车表面涂层、建筑物玻璃外墙等.由于纳米TiO2光催化剂具有良好的化学稳定性、抗磨损性能好、成本低、制备的薄膜透明等优点,已成为目前最引人注目的环境净化材料,更重要的是能直接利用太阳光、太阳能、普通光源来净化环境.总之,随着纳米材料和纳米技术基础研究的深入和实用化进程的发展,特别是纳米技术与环境保护和环境治理进一步有机结合,许多环保难题诸如大气污染、污水处理、城市垃圾等将会得到解决.我们将充分享受纳米技术给人类带来的洁净环境.
�\x17�\x08o\x10a\x02\x08P�\x11���\x11-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>,超过同类非纳米复合Al2O3-SiC-C浇注料12t的水平,目前正在国内其他铁厂高炉沟上推广应用.
3,ZrO2/ZrO2复合及Cr2O3/MgO-Cr2O3复合耐火材料
ZrO2质定径口扩径快速率决定着小方坯连铸的寿命.分析表明,扩径的主要原因是制品强度低,气孔大,因此采用纳米技术降低ZrO2质定径水口的气孔,有望能提高其使用性能.
纳米二氧化锆（VK-R30Y3）复合后的ZrO2定径水口坯体,经1500℃×6h烧成后与纳米复合前的ZrO2定径水口经1800℃×6h烧成后的体积密度和显气孔率相同,且纳米复合后试样经800℃×6h烧成后,其中的显气孔率从19%降到11%.其孔径和孔容均变小,多数集中在10nm.可见,纳米氧化锆（VK-R30Y3）主要充填于气孔中起着充填作用并促成烧结.
MgO-Cr2O3质耐火材料的烧结机理为蒸发-凝结过程,由于Cr2O3在高温烧结条件下存在着易蒸发性及高的蒸发速率,因此一般的镁铬质耐火材料均存在显气孔率高、孔径大、体积密度低等缺点,从而影响着其抗熔渣的侵蚀性能.纳米技术对降低镁铬质耐火材料的显气孔率、提高其体积密度有利（见图9）,从而有望能提高处理后的镁铬砖的抗渣性能.从显微结构上看,不管经多少温度处理,用MgO-Cr2O3溶胶处理后的孔周围均形成了一层致密的MgO-Cr2O3质沉积层.
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4,包覆纳米氧化物薄膜石墨
碳具有不易被钢水和熔渣所湿润以及高的导热性能等特征,加入到以氧化物为主的浇注料中能使其性能得到大大的改善,因此,目前含碳浇注料的研究和开发已成为耐火材料行业中的一个热点.由于水对石墨表面的不湿润性,使石墨在浇注料中难于分解,影响浇注料的流动性,这已成为妨碍含碳浇注料进一步发展及应用的首要问题.
为对石墨表面进行改性处理,通过各种无机盐的水解,在天然鳞片石墨表面包覆纳米氧化物薄膜.
各种氧化物纳米薄膜包覆的石墨经500℃处理后,其表面包覆的氧化物均以无定形的方式存在,包覆于石墨表面的氧化物与石墨形成了C-O-M(M代表金属)键,具有化学吸附的特征.石墨经纳米氧化物包覆后颗粒形状发生了变化,其平均粒度增加,表面分数维数增加.图11（a）为未包覆的石墨,图11（b）为三氧化二铝包覆石墨,图11（c）为三氧化二铬包覆石墨,图11（d）为二氧化钛包覆石墨,图11（e）为二氧化锆包覆石墨.
纳米氧化物包覆石墨与水的湿润角相对于未处理石墨都大大地降低,包覆三氧化二铝的石墨表现出更为良好的亲水型,分散稳定性能高.
另外,包覆纳米三氧化二铝（VK-L30）的石墨的氧化反应表观活性能提高,抗氧化能力增强.石墨表面包覆二氧化钛对抗氧化性无大的改善,包覆纳米二氧化锆和三氧化二铬的石墨的抗氧化能力降低,这是二氧化锆和三氧化二铬对碳-氧反应的催化作用造成的.
采用纳米技术能制备性能更优的耐火材料.纳米粉体确实对耐火材料的性能有明显的提升作用.
