第一篇：納米二氧化鈦光觸媒JR05治理霧霾

納米二氧化鈦光觸媒JR05治理霧霾

【摘要】霧霾已經嚴重威脅到人類生活和健康，治理霧霾成為當務之急。目前，國內外已經研究出納米二氧化鈦光觸媒JR05產品治理霧霾。納米二氧化鈦吸收光能激發電子生成帶正電的空穴，利用逸出電子的還原性和空穴的氧化性對PM2.5進行分解。【關鍵詞】霧霾 納米二氧化鈦 光觸媒

1.前言：

中新網12月23日電新加坡《聯合早報》23日文章稱，中國的空氣污染如果再不引起高度的警惕，真正下大決心、大力度去治理，其造成的損失和代價將是極其慘痛的。受不利氣象條件及春節燃放煙花爆竹的習慣影響，2014年，自1月30日（農歷除夕）開始，全國多地出現PM2.5數值達到空氣重度污染程度。山西太原被濃濃的霧霾籠罩，PM2.5數值已達到250屬于重度污染；2月1日農歷正月初二，四川眉山、樂山、德陽、綿陽等地遭遇大霧襲擊，導致成樂、成灌、成溫邛、京昆高速綿廣、成綿段等部分國、省道高速公路關閉，民眾春節走親訪友出行受影響。2月2日，上海，霧霾籠罩，城市一片朦朧，建筑若隱若現，如同海市蜃樓，市民凌晨在霧霾中出行，截至早7時，全市PM2.5平均濃度為243.1，靜安監測站最高為282.3，浦東川沙最低為165.8；2月2日清晨，農歷大年初三，安徽省六安市出現濃霧天氣。

霧和霾不是同一種氣象：霧是空氣中的水氣和灰塵顆粒結合，形成懸浮在地面水滴。而霾是微小的顆粒飄在空氣中，使空氣變得混濁的一種現象。組成霧霾小顆粒非常復雜，有好幾百種顆粒物。比如有礦物顆粒物、硝酸鹽、有機氣溶膠粒等，吸入之后這些粒子會進入呼吸道和肺葉中。霧霾的時候空氣不怎么流通，然后空氣中的病菌和細菌會比較多，傳染類疾病比較容易發生感染。霧霾天氣空氣中的污染物不容易擴散，一氧化碳等有害物質增多。同時還影響人體皮膚散熱，容易出現胸悶、疲勞、頭暈等癥狀……

中國霧霾現狀給我們敲響警鐘。治理霧霾不僅是針對傳統霧霾形成機理，還要根據中國霧霾特殊性，注重包括土壤、水源嚴重污染的治理修復，減少微生物飄逸和阻斷微生物營養供給路徑。通過全社會的共同努力，早日將霧霾形成的臨界點降下來，治理霧霾的難題就迎刃而解。

2.納米二氧化鈦光觸媒JR05治理霧霾

2.1反應原理：

光觸媒是指可通過吸收光而處于更高的能量狀態，并將能量傳遞給反應物而使其發生化學反應的一類物質。半導體和金屬化合物等是常用的光觸媒材料、其中最常見的是二氧化鈦。二氧化鈦廣泛用作染料、牙粉、化妝品和食品添加劑等，是一種安全無毒、價廉耐用的物質。當用光照射二氧化鈦表面時，像太陽能電池使用的硅片等一樣，產生負電荷的電子和正電荷的正孔。這些電子和正孔具有很強的還原和氧化能力，能與水或溶存的氧反應，產生氫氧根自由基和超氧負離子。這些正孔和氫氧根自由基具有很強的氧化能力，構成有機物分子的碳-碳鍵、碳-氫鍵、碳-氮鍵、碳-氧鍵、氧-氫鍵和氮-氫鍵等的鍵能分別為83 kcal/mol、99 kcal/mol、73kcal/mol、84 kcal/mol、111 kcal/mol、93 kcal/mol，而正孔和氫氧根自由基的氧化能大于120 kcal/mol以上，可以簡單地將上述鍵切斷分解。因此，可以將水中溶存的各種有害化學物質或空氣中的惡臭物質分解或無害化處理。此外，氫氧根自由基比作為消毒殺菌劑被廣泛使用的次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強的氧化能力，可用作殺菌劑和防霉劑。總之，二氧化鈦具有在光的照射下能分解和無害化處理幾乎所有有害有機物，不用有毒的藥品或煤、石油等化石燃料，僅利用干凈且取之不盡的太陽能就能將擴散了的環境污染物安全有效地處理并且可半永久化循環使用等眾多的優點。

2.2納米二氧化鈦結構研究：

研究過程中，以四氯化鈦和無水乙醇做為主要原料，采用溶膠——凝膠法的技術合成路線，成功研制出尺寸為10nm-60nm的二氧化鈦粒子。在實驗中，針對二氧化鈦粒子、粒徑、晶型、分散性所做的研究表明：結果表明，反應溫度低于30℃時，出現的是銳鈦礦，反應溫度高于30℃時，開始有金紅石相產生。隨著煅燒溫度的提高，粒子的尺寸不斷增大。高于600℃時，增長趨勢增大，500——700℃是相變溫度區。此外，紅外方式下干燥，形成二氧化鈦粒徑較小，且有金紅石出現，并在較低煅燒溫度即可獲得金紅石相。分析認為，紅外條件下，提供了相變所需的相變焓。

2.3類似材料：鈣基粘合劑Calcium based binders 上世紀80年代，政府決定嘗試在街道使用一種鈣基黏合劑治理空氣污染。這種黏合劑類似膠水，可吸附空氣中的塵埃。街道清掃工已將這種新產品用于人口嘈雜、污染嚴重的城區，目前監測結果稱這些區域的微粒已經下降了14%。（2013年2013-10-25 14:40:09 來源: 北方新報(呼和浩特）

這種鈣基粘合劑類似膠水，可吸附空氣中的塵埃物質。街道清掃工作者已將這種新產品用于人口嘈雜污染嚴重的城區，目前監測結果稱這些區域的微粒已經下降了14%。此外，倫敦還將采取了多項其他措施，包括推出環保巴士，建立更嚴格的排放標準以及大量植樹造林等。

3．目前使用情況：

國內：

記者從光觸媒系列產品應用研討會獲悉：上海已在復興東路、河南路部分路面鋪設了一種新型環保材料―――光催化劑，試驗表明，該路面能吸收45%的廢氣污染。車流不息的街頭，常常彌漫著刺鼻氣味，其中大部分是汽車尾氣。針對污染元兇，意大利環球工程技術公司和世紀化學公司合作開發了環保材料―――光催化劑。這種環保材料的主要化學成分是二氧化鈦，在陽光或人造光下，會“變身”催化劑，將空氣中及汽車排放的二氧化氮分解為硝酸鹽，隨即被路面上的其他物質吸收。該材料曾鋪設在意大利米蘭市一條道路上，經過數月分析計算，廢氣污染數降低了60%至70%。

目前深圳南山區在PM2.5監控點使用納米光催化材料JR05處理了四五十萬平方米建筑外墻、道路，治理汽車尾氣、PM2.5、霧霾天氣；晶瑞公司和東北林大交通學院承擔過交通部兩個項目，也是使用高活性、高分散納米二氧化鈦JR05光催化材料處理水泥道路和柏油道路，利用免費的太陽光做能量，高活性、高分散納米二氧化鈦光催化材料做催化劑，光催化分解汽車尾氣，產生的是無害的物質，效果很好，氮氧化物降解效率是 60%；項目已經驗收結題。

國外：

JR05在美國、德國、日本、意大利、英國、荷蘭等多個國家受到好評，在進一步擴大使用。JR05 處理成本在大范圍使用情況下，可以大幅度下降；控制在較低的可以承受的范圍。這種新材料光催化治理空氣污染可以長期有效。

在日本過去20年中，主要由于汽車尾氣中的氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)所造成的大氣污染問題一直沒有得到改善，已引起數起公害訴訟而成為嚴重的問題。如果應用二氧化鈦光觸媒，則能使大氣污染源的一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）等氮氧化物（NOx）或硫氧化物（SOx）氧化成硝酸根離子（NO3-）或硫酸根離子（SO42-）。將光觸媒涂刷于建筑物的外墻時，就可利用太陽光將氮氧化物或硫氧化物分別氧化成硝酸根離子或硫酸根離子，下雨時可將硝酸根離子或硫酸根離子沖刷下來，就這樣可持續不斷地進行光觸媒反應，從而除去大氣中的氮氧化物或硫氧化物。現已研究表明沖刷硝酸根離子或硫酸根離子雨水的酸性可以被空氣中浮游的堿性粉塵所中和。目前，含光觸媒的大氣凈化產品，比如道路建設中的大氣凈化部件、涂料、片材、水泥以及道路路面等已被開發推廣。附著有光觸媒的吸音板材和高速道路的防音壁等商品也在開發之中。

4.結論 長期從事組合材料學和材料基因組方法這一前沿技術研究的高琛團隊，在光催化材料研究方面，歷經初期的材料篩選、中期的材料優化、后期的同步輻射機理研究，合成了幾百種材料方案，并獲得多項國家專利。在此基礎上研發的光催化材料，從綠光到紫外光都能夠充分吸收利用，分解污染物質的效率更高。

專家評價，光觸媒空氣凈化器具有在同樣的紫外光源照條件下，濾除PM2.5及甲醛、甲苯的效果更好，選用材料的性價比很高，工程化應用前景廣闊。

5．文獻及資料參考來源：

壓縮包中的文件：

《光觸媒技術的最新動態和國際標準化》 《二氧化鈦毒理學》

《光觸媒納米二氧化鈦應用研究》 網站資源：

納米二氧化鈦的制備、結構和性能的研究 http://

第二篇：光觸媒(二氧化鈦-TIO2)實驗報道

光觸媒（二氧化鈦-TIO2）實驗報道

TiO2 納米粒子誘導單和雙鏈 DNA 斷裂和所有的一切都也引起染色體損傷以及炎癥反應，增加癌癥的風險。加州大學洛杉磯分校研究首次表明，納米粒子有這樣的效果，據說羅伯特 Schiestl，一位教授的病理學、放射腫瘤學和環境衛生科學、瓊森癌癥中心的科學家和這項研究的資深作者。

一次在系統中，TiO2 納米粒子堆積，在不同的器官因為身體有沒有辦法可以消除它們。因為他們是如此之小，他們可以去任何地方在人體內，即使是通過細胞和亞細胞機制可能會干擾。

這項研究發表在癌癥研究》 雜志 11 月 16 日的一周.在過去，這些 TiO2 納米粒子被認為是無毒的他們不會煽動一種化學反應。相反，它是表面之間的交互，納米粒子內他們的環境 — — 在這種情況下里面的鼠標 — — 導致的遺傳損傷，Schiestl 說。他們徘徊在體內引起氧化應激，可導致細胞死亡。

Schiestl 說： 這是一種新型機制毒性、理化反應，與常規的化學毒素，是通常毒理學研究的主題，這些粒子導致。

“新原理是鈦本身是化學惰性。然而，當粒子變得逐漸變小，其表面，反過來，變得逐漸更大，在這表面與環境的相互作用誘導了氧化應激，”他說。“這是二氧化鈦納米顆粒致遺傳毒性，可能是由于與炎癥和氧化應激相關輔助機制造成的第一次綜合研究。鑒于越來越多地使用這些納米粒子，這些調查結果增加與接觸有關的潛在健康危害的關注。

TiO2 納米粒子的制造是一個龐大的產業，Schiestl 說，每年約 200 萬噸的生產。除了涂料、化妝品、防曬霜和維生素，納米顆粒可以發現在牙膏、食品著色劑、營養補充劑和數百種其它個人護理產品。

”它可能是自發性癌癥的某一部分就是因為這種接觸，“Schiestl 說。”，有些人可能是暴露在納米粒子比其他人更敏感。我相信，這些納米顆粒的毒性沒有得到足夠的研究。Schiestl 說，納米粒子不能通過皮膚，所以他建議使用乳液防曬霜。噴上的防曬霜可以潛在地吸入和納米粒子可以成為埋藏在肺部。

老鼠被暴露在飲水中的 TiO2 納米顆粒和開始的第五天出現遺傳損傷。相當于人類大約是 1.6 年暴露于納米粒子在制造環境中。然而，Schiestl 說，尚不清楚如果定期、日常人體暴露在成倍地增長，繼續與納米顆粒接觸發生隨著時間的推移。

“這些數據表明我們應該關注癌癥或遺傳疾病，特別是對職業暴露濃度高的納米二氧化鈦，人的潛在危險，它可能是審慎的做法是限制它們的攝入非基本藥物添加劑、食用色素等，通過”研究國家。

下一步，Schiestl 和他的團隊將會研究，納米顆粒在缺乏 DNA 修復，也許幫助找到方法來預測哪些人可能會對他們特別敏感的小鼠暴露。

該研究是由美國國家衛生研究院資助的。

故事來源：上面的故事基于由洛杉磯加利福尼亞大學所提供的材料。芝加哥加利福尼亞大學洛杉磯分校。“使用納米顆粒的共同家居用品造成遺傳損傷小鼠”。科學日報》。科學日報》，2009年11月17日。

第三篇：二氧化鈦納米材料的制備

二氧化鈦納米材料的制備

陳維慶

（貴州大學礦物加工工程082班

學號：080801110323）

摘要：二氧化鈦俗稱鈦白，是鈦系列重要產品之一，也是一種重要的化工和環境材料。目前制備納米二氧化鈦的方法很多，本文綜述了納米二氧化鈦的多種制備方法和生產原理，在總結歸納基礎上對各種制備方法進行比較，概述相關的研究進展。

關鍵詞：二氧化鈦

納米粒子

生產原理

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年來，納米材料以其特殊的性能和廣闊的發展前景引起各領域的廣泛關注。是極具挑戰性、富有活力的新科技，它對社會發展有著重要意義，對人類的進步有著深遠影響。納米材料可以理解為組成物質的顆粒達到納米數量級也就納米粒子。納米粒子是處于微觀粒子和宏觀粒子之間（1~100 nm）的介觀系統。目前，納米科技產品的研發已經拓展到力學、化學、電子學、機械學、材料科學以及建筑、紡織、輕工等領域。

納米材料及技術是科技領域最具活力、研究內涵十分豐富的科學分支。納米材料包含納米超微粒子（1~100 nm）以及由納米超微粒子所制成的材料。納米超微粒子以其顯著的表明效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等一系列新穎的物理和化學特性，在眾多領域特別是在光學材料、電磁材料、催化劑、傳感器、醫學及生物工程材料等眾多領域具有極其重要的應用價值和廣闊的發展前景。目前，為了提高涂料性能并賦予其特殊功能，將納米材料用來改性涂料劑或作為助劑添加到涂料材料當中，是涂料產品研發領域的一個熱點。改性涂料材料所使用的納米材料一般為納米半導體材料，如納米SiO2、TiO2、ZnO、Fe2O3、CaCO3等。

二氧化鈦納米材料（TiO2）是當前應用前景最為廣闊的一種納米材料，超微細二氧化鈦具有屏蔽紫外線功能和產生顏色效應的一種透明物質。2 液相法 2.1 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是一種較為重要的制備納米材料的濕化學法，主要包括4個步驟：

第一步：溶膠。Ti(OR)4與水不互溶，但與醇、苯等有機溶劑無限混溶，所以先配制Ti(OR)4的醇溶液（多用無水乙醇）A，再配制水的乙醇溶液B，并向B中添加無機酸（HCl，HNO3等）或有機酸（HAc、H2C2O4或檸檬酸等）作水解抑制劑（負催化劑），也可加一定量NH3將A和B按一定方式混合、攪拌得透明溶液。

第二步：溶膠-凝膠轉變制濕凝膠。

第三步：使濕凝膠轉變為干凝膠。

工業出版社，2006，1：第四步：熱處理。將干凝膠磨細，在氧化性氣氛中在一定溫度下熱處理，便可得到<100 nm 的納米TiO2

溶膠-凝膠法制備TiO2納米材料可以很好地摻雜其它元素，粉末粒徑小，分布均勻，是非常有價值的制備方法。但由于要以鈦醇鹽作為原料，又要加入大量的有機試劑，因此成本高，同時由于凝膠的生成，有機試劑不易逸出，干燥、燒結過程易產生碳污染，另外，對于困擾已久的團聚問題，局部表面化學反應、機械化學反應及用表面活性劑或聚合物包覆等都不能從根本上解決。2.2 沉淀法

以廉價易得的TiCl4或Ti(SO4)2 等無機鹽為原料，向反應體系加入沉淀劑后，形成不溶性的Ti(OH)4，然后將生成的沉淀過濾，洗去原溶液中的陰離子，高溫煅燒即得到所要的納米二氧化鈦材料。1 直接沉淀法

在含有一種或多種離子的可溶性鹽溶液加入沉淀劑后于一定的條件下形成不溶性的氫氧化物；將沉淀洗滌、干燥，再經熱分解得到氧化物粉體，其反應過程為（以TiOSO4為例）：

TiOSO4 + 2NH3·H2O=TiO(OH)2 +(NH4)2SO4

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

該法操作簡單，對設備、技術要求不太苛刻，產品成本較低，但沉淀洗滌困難。產品中易引入雜質。2 均勻沉淀法

該法是利用某一化學反應使溶液中的構晶離子由溶液中緩慢均勻地釋放出來。加入的沉淀劑不立刻與沉淀組分發生反應，而是通過化學反應使沉淀劑在整個溶液中緩慢生成。以尿素做沉淀劑為例，其反應原理如下：

CO(NH2)2 +3H2O = CO2+2NH3·H2O

TiOSO4 + 2NH3·H2O=TiO(OH)2 +(NH4)2SO4

TiO(OH)2 =TiO2(S)+ H2O 水熱沉淀法

在內襯耐腐蝕材料（如聚四氟乙烯）的密閉高壓釜中加入制備納米二氧化鈦的前驅物如TiCl4、Ti(SO4)2等，按一定的升溫速率加熱，升至一定溫度后，恒溫一段時間取出，冷

卻后經過濾、洗滌、干燥，可得TiO2納米材料粉體。水熱法制備TiO2納米材料粉體，第一步是制備鈦的氫氧化物凝膠，反應體系有T、氨水或鈦醇鹽、水等；第二步是將凝膠轉入高壓釜內，升溫（溫度一般低于250℃）造成高溫、高壓的環境，使難溶或不溶得物質溶解并且重結晶，生成TiO2納米材料粉體。此法能直接制得結晶良好且純度高的粉體，不需要作高溫灼燒處理，避免了粉體的硬團聚，而且通過改變工業條件，可實現對粉體粒徑、晶型等特性的控制。然而水熱法是高溫、高壓下反應，對設備要求高，操作復雜，能耗較大，因此成本也較高。2.3 TiCl4直接水解法

將TiCl4直接注入水中，先稀釋到一定濃度，在表面活性劑存在下，再通入NH3或NH3·H2O，則TiCl4發生水解沉淀析出TiO2·n H2O過濾、干燥、煅燒得TiO2亞微粉或超徽粉。反應式為: TiCl4 + 4 NH3 +（n+2）H2O = TiO2·n H2O+4NH4Cl 為了控制粒度和粒度分布及反團聚，也有的向TiCl4稀釋液中加醋酸、檸檬酸、草酸或H2O2，使石TiO2+形成絡合物，再加NH3中和水解，這樣可控制水解速度。

該方法的優點是:工藝簡單，反應條件溫和且反應時間短，產品粒度均勻，分散性好，粒尺寸人為可控.可以制得銳敏型、金紅石型及混合晶型，原料易得，生產成本較低，易于實現工業化。但是此方法需要經過反復洗滌來除去氯離子，所以存在工藝流程長、廢液多、產物損失較大的缺點，而且完全洗凈無機離子較困難。2.4 鈦醇鹽水解法

在有分散劑存在并強烈攪拌下，對鐵醇鹽進行控制性水解，沉析出TiO2·n H2O沉淀，過濾、干燥、熱處理，容易得到高純、微細、單分散的類球形TiO2亞微粉或超微粉。該方法合成的納米粉體顆粒均勻。純度高，形狀易控制，缺點是成本昂貴，作為原料的金屬有機物制備困難，合成周期長。2.5膠溶法

該法可制備各種組分的氧化物陶瓷粉體且制得的產品粒徑小，粉體分散性好，粒度可控，但易發生粒子間團聚現象，成本也較高。這種工藝制備凝膠的方法與溶膠-凝膠法相似，但是利用膠溶原理，縮短了制備流程，省去耗能多的高溫煅燒過程，從而避免了因燒結而引起的納米粒子之間的硬團聚。2.6 微乳液法

微乳液是指熱力學穩定分散的互不相溶的液體組成的宏觀上均一而微觀上不均勻的液體混合物，一般由表面活性劑、助表面活性劑（通常為醇類）、油（通常為碳氫化合物）和水(或電解質溶液)組成。由于微乳液的結構從根本上限制了顆粒的成長，因此使得超細微粒的制備變得容易。通過超速離心，使納米微粉與微乳液分離。再以有機溶劑除去附著在表面的油和表面活性劑，最后經干燥處理，即可得到納米微粉的固體顆粒。該法所得產物粒徑小且分布均勻。易于實現高純化。該法有兩個優點：（1）不需加熱、設備簡單、操作容易;(2)

可精確控制化學計量比，粒子可控。3 氣相法

3.1 低壓氣體蒸發法

此種制備方法是在低壓的氫氣、氮氣等情性氣體中加熱普通的TiO2，然后驟冷生成納米TiO2粉體。其加熱源有電限加熱法、等離子噴射法、高頻感應法、電子束法和激光法，可制備100 nm以下的TiO2粒子。3.2 活性氫-熔融金屬反應法

含有氫氣的等離子體與金屬鈦之間產生電弧，使金屬熔融，電窩的N2、Ar等氣體和H2溶入熔融金屬，然后釋放出來，在氣體中形成了金屬的超微粒子，用離心收集器過濾式收集器使微粒與氣體分離而獲得TiO2納米材料微粒。3.3 流動頁面上真空蒸發法

用電子束在真空下加熱蒸發TiO2，蒸發物落到旋轉的圓盤下表面油膜上，通過圓盤旋轉的離心力在下表面上形成流動的油膜，含有超微粒子的油被甩進了真空室的壁面，然后在真空下進行蒸餾獲得TiO2納米材料超微粒子。3.4鈦醇鹽氣相水解法

該工藝反應式如下:

nTi(OR)4+2nH2O(g)= nTiO2(s)+4nROH 日本的曹達公司等利用氮氣、氦氣或空氣做載氣，把鈦醇鹽和水蒸汽分別導入反分器的反應區，進行瞬間和快速水解反應，通過改變反應區內各種蒸汽的停留時間、摩爾比、流速、濃度以及反應溫度來調節納米TiO2粒徑和粒子形狀，這種工藝可獲得平均原始粒徑為10~150nm，比表面積為50~300m2·g-l的非晶形TiO2納米材料粒子。其工藝特點是操作溫度較低，能耗小，對材質要求不是很高。并且可以連續化生產。3.5 TiCl4高溫氣相水解法

該法是將TiCl4氣體導人高溫的氫氧火焰中進行氣相水解，其化學反應式為;

TiCl4(g)+2 H2(g)+ O2(g)= TiO2(g)+ 4HCl(g)該工藝制備的納米粉體產品純度高，粒徑小。表面活性大，分散性好，團聚程度較小。其工藝特點是過程較短，自動化程度高。但因其過程溫度較高.腐蝕嚴重、設備材質要求較嚴，對工藝參數控制要求準確，因此產品成本較高，一般廠家難以接受。3.6 鈦醇鹽氣相分解法 電阻爐熱裂解法

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

反應溫度一般控制在500一800 ℃，所得TiO2粒徑<100 nm，此法容易獲得銳鈦型或混晶型TiO2。

2激光誘導熱解法

用聚焦脈沖CO2激光輻照TiCl4 + O2體系，在聚焦輻照的高溫條件下(焦點區最高溫度

達1000 ℃以上)，獲得了非晶態TiO2，其微觀結構是絮狀，內部疏松，是微小顆粒無序堆積的”疏松體”，其比表面積大，吸附能力強，反常的是在乙醇中易分散，在水中卻不易分散

3.7 TiCl4 氣相氧化法

利用氮氣攜帶帶TiCl4蒸汽，預熱到435℃后經套管噴嘴的內管進人高溫管式反應器.O2預熱到870℃后經套管噴嘴的外管也進入反應器，二者在900~1400℃下反應生成的TiO2微粒經粒子捕集系統，實現氣固分離。該工藝目前還處于試驗階段，其優點是自動化程度高，可制備優質粉體。

TiCl4（g）+O2(g)=TiO2(g)十2Cl2(g)

nTiO2(g)= nTiO2(s)3.8 蒸發-凝聚法制納米TiO2

將平均粒徑為3 μm的工業TiO2軸向注人功率為60 kW的高頻等離子爐的Ar-O2混合等離子矩中，在大約10000 K的高溫下，粗粒子TiO2汽化蒸發，進人冷凝膨屈長罐中降壓、急冷得10~50 nm 的TiO2納米材料。4 其他方法

4.1 超重力法制備納米TiO2

主要包括水合TiO2懸濁液的制備和TiO2晶體緞燒成型2個過程:(1)將一定量的TiCl4在冰水浴中緩慢溶解于去離子水中，防止溫度過高自發水解，再將溶液倒入帶刻度的容器中標定濃度，將配好的溶液倒人到儲槽內，啟動離心泵將其泵人旋轉填充床中，待流速穩定后擴通入氨氣開始反應，用調頻變運勝導導調節旋轉填充床轉子的轉速，當pH值達到設定值時停止通入氨氣，中止反應，并從出出口得到產物漿料，此料液便是水合TiO2懸浮液。(2)對懸浮液進行真空抽濾、濾餅洗滌、100℃干燥、鍛燒等后續工藝處理，得到納米TiO2粉體。4.2 超臨界相法（SC法）

溶液中合成超細TiO2分別是在3個實驗反應器中完成的，這些反應器填充了近臨界密度的異丙醇和0.4mol·L-1的醇鈦鹽溶液。乙醇和異丙醇的臨界溫度Tc分別為241℃和238.4℃，與醇鈦鹽氣相熱解的溫度Tc = 265℃相差不遠，特別適合作臨界相流體，臨界相流體有近似液體的密度和高溶劑能，但低的粘度和高擴散率幾乎與氣體接近，這些性質有利于分子碰撞且能夠增加反應動力，能產生高的成核率。此法溶液濃度很低.可以避免粒子間的進一步凝集，低壓下超臨界溶液作為氣體被除去，得到了于燥的粉末，不再需要液固的分離步驟。

將異丙醇-異丙醇鈦鹽溶液在280℃加熱2 h反應即可完全，這與醇鈦鹽氣相熱解溫度相近，由超臨界法所得固體為銳欽型結構。粒徑為30~60 nm，熱處理后不發生結塊。而用氣相熱分解法制TiO2，最初所得晶粒很好(<20 nm)，但最終強烈結塊。超臨界法同溶膠-凝膠法比較，免除了沉淀與干燥步驟，在緞燒過程之前，不需要進一步熱處理。SC法制的銳鈦型TiO2較溶膠一凝膠法制的銳欽型穩定，例如，SC，900℃加熱4 h，20%為金紅型TiO2;

溶膠一凝膠法.600℃加熱4 h.，20%為金紅型TiO2。4.3其它方法

惰性氣體原位加壓法（IGC）、噴涂-電感耦合等離子體法、高頻等離子化學相沉積法（RF-PCVD）等等。5 結束語

綜上所述，TiO2納米材料的制備方法很多，大約二十種左右，就目前而言，這些制備方法各有其優缺點。此外，根據TiO2納米材料的用途的不同。其制備方法也有差異。隨著現代高新科技的開發，TiO2納米材料的制備方法將會越來越多，而且在制備工藝上一集能耗上將會越來越優越。在研究制備工藝的同時，改進現有的合成工藝.尋求粉體質量好、操作簡便且易于工業化大規模生產、成本低廉的合成新工藝，應該是努力的目標。對納米粉末微觀結構的研究還有待于進一步深入，對TiO2納米材料徽粉特有的化學、物理機械性能，應從理論、徽觀結構人手，研究它們產生的機理。總之，隨著納米材料體系和各種超結構體系研究的開展和深人，TiO2超細粒子的制備技術將會得到日益改進。參考文獻

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第四篇：霧霾治理

如何治理霧霾天氣

目前，我國一些地區霧霾天氣仍在持續！燃煤、機動車、工業、揚塵，這些污染源排放量大，是造成嚴重污染的根本原因。一般來說城市越大PM 2.5超標越嚴重與以下因素相關：

一、是由遠方沙塵遠距離運輸到城市；

二、是城鄉結合部大興土木，以北京為例，五六環外塵土飛揚；

三、是工業生產和日常生活的污染物排放，包括燃煤鍋爐、機動車尾氣、炒菜油煙、加油站和家居裝修的揮發物等等；

四、是周邊城市重化工業污染物排放影響，如周邊城市對北京PM 2.5排放的貢獻度接近四分之一；鐘南山說：“空氣霧霾污染比非典還可怕得多！”

中國如何面對一個又一個被嚴重空氣污染的城市！霧霾究竟該如何治理？看到北京的空氣霧霾災害景象！著實被震撼了也著急了！因空氣不像食物,可以選擇吃或不吃啊！每個人都會成為受害者！所以，當務之急是要想辦法趕快治理霧霾，讓大家都可以放心地外出和呼吸新鮮空氣！北京今年將圍繞“壓煤、換車、增綠、監測”四個關鍵詞推出一系列具體舉措來治理空氣！城市一天之中,PM2.5濃度較大的兩個區段是早晨7點到8點和下午18點到20點,該時段均為上下班高峰期,這表明移動排放源已經成為城市污染重要源頭，說明人們的活動對PM2.5細顆粒的主導作用！

對于城市空氣霧霾的治理我有以下幾種想法：

一、在城市中要從根本上解決霧霾天氣造成的困擾，首先必須減少天然氣采暖和燃煤采暖！目前，許多城市都是由政府補貼鼓勵實施天然氣采暖，這種政策實際上就是由政府出錢制造更多低空排放的PM2.5。北方城市的天然氣采暖是造成冬季霧霾的罪魁禍首，國家應當盡快扭轉鼓勵天然氣采暖的政策，取消對天然氣采暖的政府補貼，對天然氣采暖設備的銷售加征環保稅，甚至限制天然氣采暖業的發展。

二、燃煤采暖也是造成冬季霧霾天氣的重要原因！盡管燃煤采暖是高空排放，但是冬季采暖鍋爐排放的污染物很快就會冷凝沉降，進而構成大面積的霧霾成分。燃煤取暖一般都是在城市就近布點，冬季少風天氣的情況下，燃煤鍋爐排放的污染物就會在城市上空擴散構成霧霾。由于冬季空氣蒸騰自凈能力很差，這種霧霾隨風南下又會給南方地區造成同樣的氣候災害。

三、政府在限制天然氣采暖和燃煤采暖的同時，應當大力倡導和推動電采暖產業的發展！電采暖是一種較為清潔的采暖方式，電熱膜采暖和其他電采暖技術都已經達到可以替代天然氣采暖的水準。國家應當制定清潔空氣發展戰略，鼓勵支持電采暖產業的發展。只要政府在采暖電價上給與扶持，推廣和應用電采暖就可以有效緩解城市冬季霧霾天氣造成的空氣污染和健康危害。

四、解決冬季霧霾天氣問題的另一項重要措施就是大力發展電動車，從而減少汽車尾氣造成的空氣污染！北京市應當盡快出臺政策實施公交車和出租車電動化，國家要創新發展新型零污染動力車輛，最近我看到法國雪鐵龍公司研發了一種空氣混合動力轎車，這是一種正確的發展方向比純電動車適應性強；但一種聚能電動車將更有發展前景、更具竟爭力！對于電動轎車采取不限購、不限行、不征稅的鼓勵政策，電動車配套服務產業也應當加緊制定扶持政策；同時，限制和減少工業排放污染、施工揚塵和道路揚塵，淘汰高污染排放車輛、減少和限制車輛和公車出行；加強空氣監測和預報，加強人員外出防護等措施。

減少或消除霧霾天氣，從根本上說，就是要大幅削減主要污染物排放。中國巨大的污染物排放量，減排絕非一朝一夕之事，單一減排手段也絕難奏效，必須在國家層面上立即采用強有力的綜合措施，方有成功可能。

第五篇：霧霾治理

從電氣工程專業角度談霧霾的治理

工大 牛

一，霧霾成因

霧霾是霧和霾的組合詞。霧霾常見于城市。中國不少地區將霧并入霾一起作為災害性天氣現象進行預警預報，統稱為“霧霾天氣”。霧霾是特定氣候條件與人類活動相互作用的結果。高密度人口的經濟及社會活動必然會排放大量細顆粒物，一旦排放超過大氣循環能力和承載度，細顆粒物濃度將持續積聚，此時如果受靜穩天氣等影響，極易出現大范圍霧霾天氣，霧霾形成的內因是主要污染物排放量持續增加，大氣污染負荷常年在高位變化。外因則是不利的氣象條件頻繁出現，京津冀地區地形和氣象條件總體不利于污染物擴散，靜穩態天氣的發生頻次遠大于其他區域

二，霧霾危害

從生活常識和文獻中我總結出了以下霧霾的危害：易誘發心血管疾病，呼吸道疾病，霧霾中含有大量的顆粒物，這些包括重金屬等有害物質的顆粒物一旦進入呼吸道病粘著在肺泡上，輕則會造成鼻炎等鼻腔疾病外，重則會造成肺部硬化，甚至還有可能造成肺癌。霧霾天氣時光照嚴重不足，接近底層的紫外線明顯減弱，使得空氣中細菌很難被殺死，從而傳染病的概率大大增加。霧霾天氣時，由于空氣質量差，能見度低，容易出現車量追尾相撞，影響正常交通秩序，對大家出行造成不便，在日常行車行走時更應該多觀察路況，以免發生危險。霾天氣對公路、鐵路、航空、航運、供電系統、農作物生長等均產生重要影響。霧、霾會造成空氣質量下降，影響生態環境，給人體健康帶來較大危害。

三，霧霾治理

從根源上治理霧霾需要了解其主要污染源，減少污染源，削減大氣污染物是解決霧霾的根本之道。

（1）生產性污染，這是大氣污染的主要來源，包括：①燃料的燃燒，主要是煤和石油燃燒過程中排放的大量有害物質，如燒煤可排出煙塵和二氧化硫；燒石油可排出二氧化硫和一氧化碳等；②生產過程排出的煙塵和廢氣，以火力發電廠、鋼鐵廠、石油化工廠、水泥廠等對大氣污染最為嚴重；③農業生產過程中噴灑農藥而產生的粉塵和霧滴。（2）由生活爐灶和采暖鍋爐耗用煤炭產生的煙塵、二氧化硫等有害氣體。（3）交通運輸性污染，汽車、火車、輪船和飛機等排出的尾氣，其中汽車排出有害尾氣距呼吸帶最近，而能被人直接吸入，其污染物主要是氮氧化物、碳氫化合物、一氧化碳和鉛塵等。

四，電氣工程專業與霧霾治理

我作為電氣工程專業的一名研究生，下面我將從電氣工程專業的角度來談談霧霾的治理。

電氣工程專業主要學習研究有關電力系統的發電，輸電，用電三個環節，我將從這三個方面談一談霧霾的治理。按照國際綠色和平組織發布的報告推算，少用1億千瓦時的電力，PM2.5就會減少7噸，PM10減少約17噸。

（1）發電

我們知道霧霾中的主要污染成分——PM2.5公認的幾大來源中，燃煤的貢獻排名第一。我國的霧霾分布也與燃油、燃煤的分布高度相關。經濟越發達的地區，能源消耗越大，產生的PM2.5也最多，因此要改變霧霾狀況，就必須改變能源消費習慣。燃煤型火力發電應該減少其所占比例，合理興建新能源發電項目，鼓勵風電，太陽能發電，核電等環保型新能源發電項目的建設，在國家大力治理霧霾的背景下，非化石能源解決環境問題成為一條重要途徑。

（2）輸電

從電氣專業角度講，可以將發電廠建造在人煙稀少，風力資源充沛的地區，以利于煙塵的揮散，將電能通過輸電線運送到人口與工業密集的地方。

治理霧霾，首先要控制“燃煤”排放。煤用來發電的效率比直接燃燒要高一倍還多，因此用煤來發電是“劃算”的。但需要改變燃燒布局，要讓煤在新疆、內蒙古等產煤地區就地燃燒，轉化成電力輸送到東部，而不是運到東部再燃燒。這樣可大大緩解霧霾。

無論是改變燃燒布局，還是加大光能和太陽能的利用，都希望能夠把電從西北一帶輸送到東部。所有這些措施的實現，都依賴于電從遠方來，也就是特高壓輸電。特高壓凸顯其環保效益。在分布式能源中短期內無法形成替代的情況下,我國能源資源與用電負荷中心逆向分布的特點決定了大范圍的能源調配是能源的重要戰略;而電能的遠距離輸送是大范圍能源調配的有效方式;特高壓技術恰能夠滿足遠距離、大容量的輸電需求。因此發展特高壓將能夠實現水電、風電及光伏的跨區外送,緩解中東部霧霾日益嚴重的狀況。

（3）用電

節約減排是一個耳熟能詳的話題，從電氣專業談霧霾治理也少不了節能節電這一項。

電能利用率是用戶可利用的有效電能總量與消耗電能總量之比。兩者的差值為損耗的電能，它包括設備損耗和管理損耗。用電設備性能差、電能與其他能量的轉換傳遞次數多、效率低，將使設備損耗增加。用電過程操作水平低、工藝參數不合理、各工序之間不協調以及管理不善等，將使管理損耗增加。供電網絡的電能損耗包括供電線路上的電能損耗和變壓器的電能損耗。節電的方法大致概括為以下幾點（1）推廣綠色照明技術、產品和節能型家用電器；（2）降低發電廠用電和線損率，杜絕不明損耗；（3）鼓勵余熱、余壓和新能源發電，支持清潔、高效的熱電聯產、熱電冷聯產和綜合利用電廠；（4）推廣用電設備經濟運行方式；（5）加快低效風機、水泵、電動機、變壓器的更新改造，提高系統運行效率；（6）推廣高頻可控硅調壓裝置、節能型變壓器；（7）推廣交流電動機調速節電技術；（8）推行熱處理、電鍍、鑄鍛、制氧等工藝的專業化生產；（9）推廣應用蓄冷、蓄熱技術。