纳米TiO2：河流污染治理的新希望？

纳米TiO2：河流污染治理的新希望？

引用

国家自然科学基金委员会

等

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来源

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https://www.h2o-china.com/paper/7834.html

近年来，随着工业化的快速发展，河流污染问题日益严峻，成为全球关注的环境问题。在众多水污染治理技术中，纳米二氧化钛（TiO2）以其独特的光催化性能和环境友好性，展现出巨大的应用潜力。本文将介绍纳米TiO2在河流污染治理中的最新研究进展及其应用前景。

纳米TiO2是一种具有光催化活性的半导体材料。在紫外光或可见光的照射下，TiO2表面会产生电子-空穴对，这些电子和空穴可以迁移到材料表面，与水或氧气反应生成具有强氧化性的羟基自由基（·OH）和超氧阴离子自由基（·O2-）。这些活性氧物种能够氧化分解水中的有机污染物，将其转化为无害的水和二氧化碳。

纳米TiO2具有以下优点：

• 高催化活性：纳米尺度的TiO2具有更大的比表面积，能提供更多的活性位点
• 稳定性好：TiO2化学性质稳定，不易被光腐蚀
• 无毒性：TiO2对人体和环境无害，不会造成二次污染
• 成本低廉：制备工艺简单，原材料丰富

中国科学院在纳米TiO2的研究领域持续领跑，取得了一系列重要成果。

金属/TiO2纳米复合材料

中科院化学研究所刘志敏课题组开发了一种基于金属氧化物载体与金属离子间氧化还原反应的新型制备方法。通过控制反应条件，可以精确调控金属纳米粒子的尺寸、负载量及组成。研究表明，这种复合材料对苯酚等有机污染物具有很高的光催化降解效率。

TiO2纳米管阵列

中科院合肥物质科学研究院的研究团队通过阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列（TNA）。这种结构不仅提高了光催化活性，还具有良好的稳定性。研究发现，经过改性的TiO2纳米管阵列在光催化降解有机污染物方面表现出优异性能，为水污染治理提供了新的技术方案。

纳米TiO2技术已在多个实际应用场景中得到验证。

工业废水处理

清华大学研发了一种基于TiO2纳米颗粒和石墨烯复合材料的可见光响应光催化剂。这种复合材料能够高效去除水中的染料和抗生素等难降解有机物，已在多个工业废水处理项目中成功应用。

太阳能水净化装置

美国加州大学伯克利分校开发了一种基于TiO2纳米管阵列的太阳能驱动水净化装置。该装置利用太阳能激发TiO2产生光催化反应，能够有效去除水中的细菌和病毒，为解决水资源短缺和污染问题提供了新思路。

尽管纳米TiO2在水污染治理中展现出巨大潜力，但其生态安全性仍需关注。中科院合肥物质科学研究院的研究发现，纳米TiO2在水环境中可对重金属进行有效吸附并发生团聚作用，这可能改变重金属在水体中的分布，增加底层生物的暴露风险。因此，在实际应用中需要充分考虑其生态影响，并通过改性降低潜在风险。

纳米TiO2作为新一代环保材料，在河流污染治理中展现出广阔的应用前景。通过持续的科研创新，优化其光催化性能，降低生态风险，纳米TiO2有望成为未来水污染治理的重要工具，为保护水资源和生态环境做出更大贡献。