【关键词】 纳米光催化技术；大气污染；治理；净化

[Abstract] With the continuous development of science and technology and the increasingly serious problem of air pollution. This paper will further study the application of nano-photocatalysis technology in air pollution control.

[Keywords] nano-photocatalysis technology； air pollution； treatment； purification

对于纳米光催化技术在大气污染治理中的应用，首先应当研制出相应规模且具备可靠催化性能的納米催化剂，对氮氧化物、碳氢化物、挥发性有机物等大气污染成本进行讲解。其次应当研发多种不同技术公用，并结合对应空间环境中的空气净化装置，在新技术发展完善后，进而实现对大气污染问题的有效治理。

1 大气污染治理现状

针对近年来日趋严峻的大气污染，我国相继出台了一系列法律法规，强调了要加强对各种污染物排量的有效控制，构建健全不同污染源头的管理制度，推进对相关区域中大气污染的防治，从根本上改善大气污染问题。目前，在国际层面依旧采用催化还原、低温冷凝、高温催化燃烧等方式，以对工业生产中形成的氮氧化物、挥发性有机物等进行控制，由此表明，此类技术对污染源头控制发挥着至关重要的作用[1]。

2 纳米光催化技术概述

2.1 纳米光催化原理

20世纪70年代，日本研究人员Fujishima等首次发现在近紫外光照射下，单晶金红石型的TiO2电极能可使水于正常情况下发生持续氧化还原反应，由此开启了光催化技术研究的篇章。随后，又有研究人员将TiO2作为光催化剂用以脱除多氯联苯中的氯，由此标志了光催化技术在生态环保领域的推广。在照射光波长小于相应数值条件下，TiO2可吸收能量大于其能隙宽度的短波光辐射，使价带电子形成跃迁，进一步于导带、价带上产生高活性的电子对，可与附着于TiO2表层O2和H2O产生光化学反应，产生具备强氧化性的超氧阴离子自由基、羟基自由基等，可实现对一系列有机污染物的充分氧化，进而降解为水、二氧化碳、无机酸等产物[2]。于此期间，TiO2所扮演的是催化剂角色，不仅自身不会消耗，且不会造成环境污染。而纳米TiO2凭借其量子尺寸效应，相较于前者具备更高的能隙宽度和表面积，且拥有更强的氧化还原能力，由此使得材料的光催化活性得到进一步增强。近年来，纳米光催化技术已然转变成国际领域一项热点的研究课题，在大气净化、贵金属回收、污水处理等领域均得到广泛推广。

2.2 纳米光催化新材料

凭借纳米材料表层特殊效应及量子尺寸效应实际作用，使得催化剂可实现对污染物的有效吸附及生载流子分离。即便TiO2具备诸多优点，TiO2强氧化催化技术，也是新型环境净化技术的前提。然而TiO2也存在诸多不足，例如对实际操作范围较为有限。由于只可受限不超过388mm的紫外光激发，因而无法实现对光的自由利用，容易重新复合的光生载流子会对光催化效率造成极为不利的影响[3]。光催化剂受到光谱响应范围小及量子效率不足很大程度影响，针对该种情况，国内外研究人员开展大量深入的研究。对光催化剂表层性能、自身能带结构、孔身结构等的调控，进而提高光催化剂对电子对的最大分离率，为催化剂高性能及可靠的净化氮氧性提供有力保障。

3 纳米光催化技术在大气污染治理中的应用

3.1 纳米光催化技术应用于净化空气

纳米光催化材料可实现对空气中诸如含硫化合物、氮氧化物等常见污染物的有效催化降解，所以纳米光催化技术在空气净化领域具备良好的应用前景。半导体光催化效应是由东京大学Akira Fujishima首次发现的，以其为代表的研究小组在半导体光催化的理论研究与实践应用领域均做出了极大的贡献。近年来，我国针对以半导体光催化技术为前提的空气净化研究也收获了长足的发展。有研究人员研发出活性炭-纳米TiO2复合光催化空气净化网，在特定前提下，可实现对空气中一系列污染物的有效净化，诸如，针对一氧化碳净化率可达到60.1%，针对氨气净化率可达到96.5%，针对硫化氢净化率可达到99.6%等[4]。经对比实验得出，这一空气净化网可显著提高光催化效率，同时可利用光催化效应实现活性炭的原位再生。还有研究人员研发的碳黑改性纳米TiO2光催化膜，这一催化膜可很大程度上TiO2光催化剂的催化活性，并且具备良好的稳定性。