纳米二氧化钛光催化技术与大气污染治理

吕 鲲,张庆竹



纳米二氧化钛光催化技术与大气污染治理

吕 鲲,张庆竹*

(山东大学环境研究院, 山东 济南 250100)

简要介绍了纳米二氧化钛(TiO2)光催化技术的发展历史和反应原理.重点讨论了纳米TiO2光催化技术在大气污染物催化转化方面的研究进展与前沿问题,分析发现该技术对一些典型大气有机污染物、氮氧化物、硫化物以及二氧化碳等有较高的去除效率(去除率多在80%~99%之间).总结了纳米TiO2光催化技术在大气污染治理中的应用状况,结果表明在空气净化、机动车尾气净化、化石燃料脱硫以及温室效应控制等方面已初步进入实用阶段.

纳米TiO2；光催化技术；大气污染治理

纳米光催化技术作为一种新兴的环境污染治理技术,具有高效、安全、低耗、应用范围广泛的技术优势.纳米光催化技术的核心在于催化剂材料的选择,半导体材料由于能在光照条件下有效分解多种污染物,受到了广泛关注.TiO2作为一种典型的半导体光催化剂,能够在常温常压下进行催化反应,同时有着易于回收,不产生二次污染的环保安全特性,故而在大气污染的防控和治理中有着广泛的应用前景.

随着我国城市化和经济的快速发展,人为活动排放了大量的污染物,引发了严重的大气环境污染.一方面,随着工业生产规模不断扩大、机动车保有量持续增加、城市开发和基础建设不断推进,大量的含硫化合物、含氮化合物、有机污染物、颗粒物等一次污染物排入大气中,引起局部空气污染.另一方面,许多一次排放的气态污染物在大气中经过复杂的物理化学过程能够产生大量的二次污染物(如二次细颗粒物、臭氧等),从而引发区域性大气污染.目前,我国区域性雾霾和光化学污染频发,严重影响了人们的身体健康和日常生活.国务院专门发布了《大气污染防治行动计划》,对大气污染治理提出了具体要求.因此,迫切需要将先进的纳米TiO2光催化技术应用于大气污染的预防与治理,逐步改善环境空气质量.

1 纳米TiO2光催化技术的研究回顾

1972年,日本东京大学的Fujishima等[1]发现受光辐射的TiO2表面会发生持续的氧化还原反应.自此,以TiO2为代表的半导体光催化反应成为催化技术的一个研究热点.1976年,研究发现TiO2能够光催化降解联苯和氯代联苯, 标志着半导体光催化技术首次进入环境保护领域[2].此后,研究发现纳米TiO2光催化材料可以有效降解多种空气中的有毒有害物质,兼具杀菌、除臭等应用功能,在污染物降解与环境保护领域大放异彩,展现出了良好的应用前景[3-6].

纳米TiO2光催化材料走向应用的关键在于其牢固负载.常见的固态负载材料有玻璃、金属、吸附剂、陶瓷、阳离子交换剂、高分子聚合物、柔性网状材料等[7].日本三菱公司研发的TiO2和无机粘合剂构成的催化剂可以有效去除室内环境有害气体.东陶等公司研发的基于纳米TiO2薄膜的自净玻璃、卫生陶瓷、建筑铝材、水泥、空气净化器等也已投入市场.美国和日本研发团队将纳米TiO2负载于纺织纤维中,使得研发的纺织品能够屏蔽紫外辐射,并且在紫外光下发生光催化反应,可以有效祛除异味、杀灭病菌,并且具备一定自洁作用.实际上,TiO2在有效地消灭细菌的同时还能降解细菌产生的有害化合物[8-9].

国内对于纳米半导体光催化的研究和应用起步较晚,但是进展迅速[10-12].Zhang等[13]发现纳米TiO2硅藻土复合材料能够高效的降解空气中的甲醛(图1),展现出了良好的应用前景.Qin等[14]研究发现在修公路时将纳米TiO2负载于混凝土中可以吸收机车尾气中的NO2,从而减少大气污染.支静涛等[15]通过将锰参杂的纳米TiO2负载于多壁碳纳米管上,来吸附脱除燃煤电厂中排出的SO2,去除效率可达69%.

图1 使用(Degussa P-25)和不同负载量的TiO2/硅藻土的甲醛光催化降解[13]

国内外的研究充分表明,以纳米TiO2光催化剂为代表的光催化技术,在环境保护和治理的很多领域具有现实和潜在的实用价值,是一种有着很大潜力的环境治理技术.

2 纳米TiO2光催化反应原理

光催化材料为半导体材料(如TiO2),具有特殊的电子结构,其催化反应机理如图2所示.

图2 光催化反应原理[16]

根据能带理论,半导体的能带是不连续的.在常态下,低能价带充满电子,高能导带不存在电子,两者之间存在禁带,当半导体受到光量子能量大于禁带带隙能量的光照射时,低能价带上的电子可以被激发到高能导带上,从而在导带上生成有着高活性的带负电电子(e-),同时在价带上产生带正电的电子空穴(h+),从而在半导体的表面产生有着高度活性的电子-空穴对(式1).电子-空穴对在电场的作用下发生分离,并且转移到半导体的表面[16].

生成的空穴可以和吸附在半导体表面的•OH-或者H2O反应生成具有强氧化性的•OH(式2和3);生成的电子可以与O2反应生成H2O2或•O2-等活性氧自由基(式4、5、6、7).这些活性氧自由基可以与半导体催化剂表面的多种污染物发生氧化还原反应从而使其降解,相应的光催化反应式为[17]:

TiO2 + hν → TiO2* (e- + h+) (1)

OH-+ h+→ •OH (2)

H2O + h+→ H++ •OH (3)

e-+ O2 → •O2- (4)

•O2- + H+→ •HO2(5)

2•HO2→ O2+ H2O2(6)

H2O2 + O2- → •OH + OH- + O2 (7)

TiO2是一种典型的光催化材料,其在自然界中存在3种晶体结构:红金石型、锐钛型和板钛型.板钛型属于斜方晶系,是一种不稳定的晶型,会在一定条件下转化为红金石型,故而实用价值较低.红金石型和锐钛型均属于四方晶系,但是结构有所差异,锐钛型有着良好的光催化活性,因而被认为在环境污染的治理方面有着广阔的应用前景[18].锐钛型TiO2的禁带宽度Eg = 3.2eV,对应光的波长为387nm,属于紫外光,所以用TiO2为光催化材料时多用紫外光源激发,例如太阳光、卤钨灯、汞灯等[19].

根据上述反应机理可知,在激发状态下,半导体内产生的电子-空穴对存在着分离-复合的竞争,当分离几率越小时,可以参与生成自由基的电子-空穴越多,光催化活性越高.催化剂的尺寸越小,电子-空穴对分离并迁移到半导体表面的时间越少,故而复合的几率也越小;同时,催化剂的尺寸越小,则其比表面积越大,吸附能力越强,催化剂表面吸附的能够参与生成活性自由基的OH-、H2O或O2也越多,从而提高光催化的反应效率.当TiO2催化剂的尺寸达到纳米的时候,受光照激发产生的空穴-电子对的氧化还原电位会发生变化,从而增强其氧化还原能力.因此,纳米TiO2是一种良好的光催化剂[16,20].

3 纳米TiO2光催化降解大气污染物

3.1 大气有机污染物的降解

大气有机污染物是一类重要的大气污染物,它们大多来源于机动车尾气、石油化工、油漆的使用等人为活动,其中挥发性有机物是臭氧和细颗粒物的重要前体物,而低挥发性有机物是大气细颗粒物的重要组成部分.研究表明,纳米TiO2光催化剂可以有效催化氧化包括烃类、醇类、醛类、有机卤代物在内的诸多常见有机污染物.纳米TiO2光催化氧化反应根据反应物的不同而具有不同的反应机理[21].

丁延伟等[22]研究了纳米TiO2光催化氧化降解甲醇、甲醛、甲酸的反应.结果显示纳米TiO2对这3种有机物的最终催化氧化产物均为CO2和H2O,甲醇在反应过程中先被氧化成甲醛和甲酸最终被彻底氧化分解,甲醛在彻底氧化前先被氧化生成甲酸.这3种有机物的氧化反应均为零反应,反应速率与物质浓度无关(图3).张拦等[23]采用溶胶-凝胶法合成制备了S、La参杂的S-La-TiO2复合材料,发现S、La、TiO2在配比为1:0.01:1时对甲醛的催化降解能力最好,降解率可达60%.清华大学张彭义课题组[24]制备得到的Au/TiO2复合物能够高效去除甲醛(去除率高达93.6%),同时还能显著分解副产物臭氧(去除率达32%).

图3 在汞灯照射下甲醇、甲醛和甲酸的TiO2催化氧化反应[22]

张凤宝课题组[25]发现TiO2催化剂的表面积和光照强度是影响苯光催化降解速度的两个最重要的因素.Einaga等[26]研究发现纳米TiO2光催化降解空气中的游离苯分子会生成CO2和少量CO.反应过程中,TiO2光催化剂表面会产生碳沉淀,其生成量与环境中苯浓度呈正相关(表1).生成的碳沉淀会降低光催化剂的催化活性,从而降低反应效率.提高环境湿度可以有效地抑制催化剂表面碳沉淀的生成,从而保持催化剂的活性. Abdennouri等[27]采用溶胶-凝胶方法制备了负载于柱撑粘土的纳米TiO2光催化剂材料,研究发现该材料能够高效的降解环境中的2,4-二氯苯氧乙酸、2,4-二氯苯氧丙酸等杀虫剂.Christoforidis等[28]研究了铁掺杂、硫掺杂以及铁-硫共掺杂的纳米TiO2材料在紫外和太阳光下对大气中甲苯的催化降解机理,发现在纳米TiO2材料中掺杂了硫后对材料的表面性质有较大的改变,硫掺杂以及铁-硫共掺杂的纳米TiO2材料能更为高效的催化降解大气中的甲苯.

表1 环境中苯浓度对光催化剂表面碳沉淀生成量的影响[26]

近几年来,由于量子化学可以得到非平衡态分子(如过渡态)的性质(如电子结构、能量等),在微观机理研究中得到了广泛的应用[29-32].量子化学计算不仅可以评判反应通道的可行性,而且可以直观形象地描述出反应过程中涉及到的短寿命中间体的详细信息.大气污染物在纳米TiO2表面迁移转化,将历经复杂的物理、化学过程.因而量子化学计算在催化反应机理判定、纳米TiO2改性设计等方面起着越来越重要的作用.

相比较而言,量子化学计算在TiO2催化转化大气污染物中的应用起步较晚,研究较少,但已展现出了广阔的应用前景.Tasinato等[33]以量子化学计算为主要手段,辅之以漫反射红外光谱等实验验证,探索了纳米TiO2对三氟氯乙烯的吸附作用.得到了三氟氯乙烯与TiO2的5种可能构象,并发现三氟氯乙烯主要通过氟原子与TiO2连接.广州工业大学的安太成课题组[34]采用量子化学计算的方法研究了TiO2团簇对苯乙烯的催化降解机理,发现苯乙烯通过乙烯基与TiO2结合,并发现TiO2表面反应能在不改变反应机理的情况下显著降低活化能,提高反应速率.该研究从分子层面为TiO2催化降解苯系化合物提供了理论依据.Salazar-Villanueva等[35]结合扫描电子显微技术、量子化学计算等手段研究了Zn、Ga、Ge等掺杂的TiO2对2,4-二氯苯氧乙酸的降解,得到的轨道信息、材料形态、电子分布等很好的阐明了实验结果,对后续的材料设计具有指导意义.

3.2 氮氧化物的净化

氮氧化物是纳入常规监测的主要大气污染物之一,主要来源于机动车尾气和燃料燃烧过程,是大气细颗粒物和酸雨的重要前体物.根据Hashimoto等[36]研究结果,纳米TiO2光催化剂可以有效地将环境中的NO氧化生成NO2以及NO3-,该过程需要氧自由基•O2-的参与.影响TiO2催化效率的最主要因素是电子-空穴对的复合效应.Dalton等[37]关于TiO2对氮氧化物的催化净化研究表明,TiO2在紫外光照射条件下,能够有效地将氮氧化物催化氧化为NO3-并附着在催化剂表面,通过将催化剂浸水即可将吸附在TiO2表面的NO3-溶解于水中,从而被去除.该研究提出的反应机理如下:

TiO2+ hν → TiO2*(e-+ h+)(1)

OH-+ h+→ •OH (2)

e-+ O2→ •O2-(4)

NO + 2•OH → NO2 + H2O (8)

NO2+ •OH → NO3-+ H+(9)

NOx + O2- → NO3- (10)

反应生成的HNO3会附着在光催化剂的表面,导致TiO2光催化活性降低,从而降低反应效率.通过在TiO2膜中掺杂碱性金属化合物可以有效去除附着在催化剂膜表面的HNO3,从而保持光催化膜的催化活性,提高其氧化净化环境中氮氧化物的效率. Ichiura等[38]研究了在相同实验条件下,掺杂了CaO、MgO、CaCO3、Al2O3及Fe2O3的不同TiO2光催化膜对氮氧化物的催化净化效率,其结果如表2所示.研究发现强碱性金属化合物可以有效地加强TiO2光催化膜催化净化氮氧化物的效率,从而高效地去除空气中有害的氮氧化物.

表2 TiO2含量相同的不同光催化膜净化氮氧化物的摩尔量[38]

高远等[39]通过溶胶-凝胶法在TiO2光催化剂中掺杂不同的稀土元素制得的不同组分的光催化剂对NO2-的净化量,来研究稀土元素对于TiO2光催化活性的影响,其实验结果如图4所示.由于掺杂稀土元素会对光催化剂的吸光特性产生影响,催化剂吸收光谱的主峰将产生红移现象,使得催化剂吸光度增加,吸光范围变大,从而提高光催化剂的催化活性.现有研究证明TiO2光催化剂可以有效的去除环境中的氮氧化物,其催化活性受多种因素影响,并且可以通过向TiO2光催化剂中掺杂一些其他物质来提高其催化活性,从而提高光催化净化氮氧化物的反应效率.

图4 不同催化剂样品上的NO2-光净化率[39]

(1)TiO2,(2)Sm/TiO2,(3)Ce/TiO2,(4)Er/TiO2,(5)Pr/TiO2, (6)La/TiO2,(7)Nd/TiO2,(8)Gd/TiO2

重庆工商大学的董帆等在氮氧化物的净化领域做了一系列开创性的工作:基于硫脲和碘化钾合成设计了金属离子参杂的g-C3N4光催化剂[40-41];设计制备了氧化铝泡沫陶瓷负载的g-C3N4光催化剂,发现其对NO净化效率可以达到77.1%[42];进一步设计制备了氧化铝泡沫陶瓷负载的TiO2(P25)/g-C3N4光催化剂组件,并成功将其应用于大气中NO的净化(净化率可达79.6%),具有潜在的工业化应用价值[43].

3.3 硫化物的降解

H2S和SO2是重要的气态含硫污染物,主要来源于燃煤、化工过程、火山岩浆、微生物降解等,对人体健康有害,而且还会转化生成硫酸和硫酸盐,导致酸雨和雾霾污染.TiO2光催化剂可以有效地催化降解H2S. Canela等[44]研究了TiO2光催化剂对不同浓度下H2S的催化降解效率,发现TiO2对浓度在33~855 (×10-6)范围内的H2S的降解率可达到99%.H2S的降解产物为SO42-,其反应机理如下:

TiO2+ hν → TiO2*(e-+ h+)(1)

OH- + h+ → •OH (2)

H2O + h+→ H++ •OH (3)

O2 + 2e- + 2H2O → 2H2O2 (11)

H2S + 8•OH→ SO42-+ 2H++ 4H2O (12)

H2S + 4H2O2→ SO42-+ 2H++ 4H2O (13)

郭建辉等[45]研究了TiO2光催化剂在缺乏氧气环境下对H2S的降解.当催化剂表面氧气不足时,H2S降解的产物为单质S,其反应机理如下:

TiO2 + hν → TiO2* (e- + h+) (1)

OH-+ h+→ •OH (2)

2e-+ O2→ 2•O-(14)

H2S + 2•OH → S + 2H2O (15)

2•O-+ 2•OH→ S + 2H2O (16)

上述反应中生成的单质硫(S)会被吸附在TiO2的表面,导致光催化剂的催化活性下降,但是通过对TiO2光催化剂光照并通空气处理后,吸附在其表面的单质S会被氧化成SO42-,从而恢复其催化活性.袭著革等[46]对TiO2光催化剂对两种不同浓度的SO2的降解效率进行了研究.实验配置了5种不同组分的TiO2光催化剂(表3),其对于两种浓度的SO2气体的降解率如表4所示,降解率高达95%以上,可见TiO2对于环境中的SO2气体有着良好的降解去除效果.

表3 TiO2光催化剂的组分[46]

表4 不同组分的TiO2光催化剂对两种浓度的SO2气体的降解率[46]

3.4 还原CO2

CO2是最主要的人为源温室气体,主要来自于化石燃料和生物质燃烧,对全球变暖和气候变化有重要影响.TiO2光催化剂可以将环境中的CO2催化还原成为简单的有机物.常见的还原产物包括甲酸、甲醛、甲醇以及甲烷.通过向TiO2光催化剂中掺杂特定的金属,可以有效地提高CO2光催化还原反应的效率.掺杂某些特定金属后,CO2催化还原产物会呈现出高选择性[47].徐用军等[48]通过在TiO2光催化剂中掺杂Pd制得的胶体催化剂,在光照激发条件下与环境中的CO2产生催化还原反应,可以选择性地产生较多的甲酸盐,从而降低了环境中的CO2浓度.Gui等[49]研究发现负载于多壁碳纳米管的TiO2材料能够在可见光下高效的将CO2转化为甲烷.Koci等[50]研究了TiO2光催化剂的粒子体积和CO2还原反应效率的关系.结果表明,在催化剂粒子体积接近14nm时,CO2的催化还原反应效率最高.Liu等[51]比较了板钛型、锐钛型、金红石型3种TiO2,发现板钛型有最高的催化转化能力.然而由于板钛型不稳定,所以有的研究者认为最佳的催化方案是将这3种晶型加以混合[52].

4 纳米TiO2光催化在大气污染防治中的应用

4.1 空气净化

纳米TiO2光催化剂可以有效地催化降解常见的空气污染物,包括氮氧化物、含硫化合物和有机污染物等,因此TiO2光催化技术在空气净化领域有着广阔的应用前景.东京大学的Fujishima作为半导体光催化效应的发现人,其领导的课题组在半导体光催化的理论和实用领域都做出了重要贡献[1].

图5 连续试验中催化剂活性的变化示意[54]

国内对基于半导体光催化技术的空气净化研究取得了不少成果.古政荣等[53]研制的活性炭-纳米TiO2复合光催化空气净化网,在受6W功率,254nm波长的紫外光杀菌灯照射3h的条件下,可以有效净化空气中多种有毒有害污染物,如甲苯(净化率为98.8%)、三氯乙烯(净化率为99.5%)、硫化氢(净化率为99.6%)、氨气(净化率为96.5%),甲醛(净化率为98.5%)、一氧化碳(净化率为60.1%).通过对比实验,该空气净化网提高了光催化效率,并且能够通过光催化效应实现活性炭的原位再生.陈中颖等[54]研制的碳黑改性纳米TiO2光催化膜对环境中苯酚类污染物具有很好的降解效果.实验表明,该光催化膜显著提高了TiO2光催化剂的催化活性,同时具有高度的稳定性,在连续30天的实验过程中,保持了稳定的催化活性(图5).

4.2 机动车尾气净化

机动车尾气排放是目前全球许多大城市空气污染物的最主要来源,其排放的氮氧化物、挥发性有机物、一氧化碳、有机细颗粒物等对空气质量有严重的不良影响.目前处理汽车尾气主要采用贵金属三相催化剂,该方法具有很高的催化转化效率,但是也有着贵金属成本较高、催化剂具有毒性等缺点.光催化技术能够有效的降解汽车尾气中的主要污染物,是一种有着广泛应用前景的汽车尾气处理技术.

Burkardt等[55]研究发现TiO2光催化剂可以显著降低汽车尾气中氮氧化物.Shan等[56]发现如果TiO2中掺杂了CeO2后,几乎可以100%的转化机动车尾气中氮氧化物.况栋梁[57]等研究发现参杂Fe3+能显著提高纳米TiO2材料对氮氧化物的净化效率.张龙等[58]研究指出,通过在半柔性碱性水泥路面中加入TiO2光催化材料,可以有效地降解汽车尾气中的各种空气污染物,路面的碱性水泥能够通过中和反应去除附着在催化剂表面的无机酸催化产物,保证了催化剂的活性.同时,该设计还增强了路面的抗滑性、耐磨性,可以普遍适用于如收费站、停车场、坡道、长隧道等汽车容易突然变速,排放尾气量较大的地点.

4.3 化石燃料脱硫

化石燃料中含有一定量的硫,因此化石燃料燃烧会产生大量SO2,这是大气中SO2的主要人为来源.因此,对于化石燃料的脱硫处理能够有效的降低SO2排放量、减轻空气污染.目前常用的化石燃料脱硫剂主要成分为Al2O3.与TiO2光催化剂相比,Al2O3的脱硫反应效率较低,但是由于Al2O3有着比TiO2更大的比表面积,故而可以吸附更多的硫化物沉淀,从而能够在失活前去除更多的硫.为提高TiO2光催化剂的脱硫效率, Dzwigaj等[59]通过将TiO2光催化剂制成介孔材料,显著地提高了TiO2光催化剂的比表面积,从而获得了一种能够快速大量去除化石燃料中硫的新型催化材料.

除了对于化石燃料本身的脱硫处理之外,对化石燃料燃烧产生的烟气进行脱硫处理也能够有效的避免SO2污染物进入大气.秦毅红等[60]研究发现La-Ce/TiO2材料能够高效催化烟气脱硫,脱硫效率最高可达93%.李大骥等[61]提出的低温烧结纳米TiO2能够显著降低烟气中的硫含量,因为TiO2对SO2主要表现为物理吸附,故该脱硫剂具有很强的再生性.由于颜料级纳米TiO2价格极为低廉且吸附能力相对较强(表5),因此,该研究认为纳米TiO2脱硫剂有着良好的工程应用前景.

表5 TiO2脱硫剂的吸附容量[61]

4.4 降低温室效应

温室效应是21世纪人类面临的重要环境问题之一.导致温室效应的最主要的人为污染物是CO2,因此减少大气中CO2的排放能够有效缓解温室效应、减轻气候影响.同时,以CO2为原料生产有用化学用品是绿色化学的一个重要研究领域,大气中CO2的还原利用有重要经济价值和社会效益.以TiO2为代表的半导体光催化技术是一项有广阔应用前景的CO2还原技术.然而,目前的光催化还原CO2技术在工程应用角度上,由于低效而无法得到大规模应用.目前,超临界流体光催化技术具有着大大提高CO2催化还原反应效率的潜力,是最有潜在应用价值的CO2还原技术[62].而纳米TiO2催化是超临界流体光催化技术的重要组成部分.Tan等[63]采用湿化学浸渍技术得到了一种负载于石墨烯纳米TiO2材料,能够高效的将CO2转化为CH4.Ganesh等[64]深入探讨了纳米TiO2将CO2催化转化为甲醇这一潜在的液体燃料的基本原理、研究现状及应用前景,认为相比于纯纳米TiO2,掺杂了Cu等金属的纳米TiO2有较高的转化效率和潜在的商业应用价值.

5 结语

纳米TiO2光催化技术能够高效催化降解有机污染物、氮氧化物、硫化物以及二氧化碳等典型大气污染物,相应的技术手段也已基本成熟,在大气污染治理领域展现出了广阔的应用前景.纳米TiO2光催化技术在美国、日本等发达国家已经进入实用阶段,在我国也逐渐进入实用阶段.然而,该技术的大规模应用还存在一些问题:

5.1 光催化剂的催化活性与选择性.光催化反应过程中的部分产物可能吸附在催化剂表面,造成催化剂失活.同时由于半导体光催化技术能够无选择性的与环境中的多种物质发生反应,可能生成理论上无法预料的产物.

5.2 对半导体光催化效应的反应原理理解不够深入,从而使得设计预期与实际结果产生差异.这可能最终导致生成一些对环境有害的副产物并泄露到环境中.

5.3 纳米半导体光催化材料的制备成本仍然较高,短时间难以进行大规模的工业化应用.

尽管上述问题仍然存在,以TiO2为代表的半导体光催化技术由于具有高效、安全、应用范围广等优点,在大气环境治理领域已经展现出了重大应用价值.随着光催化反应理论及技术的进一步完善,半导体光催化剂的制备成本将进一步降低,从而使得半导体光催化技术真正得到广泛的普及应用,成为人们预防和治理大气污染问题的有效手段.

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Nano-TiO2photocatalytic technology and atmospheric pollution control.

LV Kun, ZHANG Qing-zhu*

(Environment Research Institute, Shandong University, Jinan 250100, China)., 2018,38(3)：852~861

Here the history and basic principles of nano-TiO2photocatalytic technology were briefly reviewed. The progress and challenges of applying nano-TiO2photocatalytic technology in eliminating typical atmospheric pollutants were discussed in detail. The results show that nano-TiO2photocatalytic technology can efficiently remove organic pollutants, NO, sulfide, as well as CO2with a general removal ratio of 80~99%. The applications of nano-TiO2photocatalytic technology in atmospheric pollution control were also summarized. Nano-TiO2photocatalytic technology has already found its applications in the field of air purification, vehicles exhaust purification, desulfurization of fossil fuels, and control of green-house effect.

nano-TiO2；photocatalytic technology；atmosphere pollution control

X511

A

1000-6923(2018)03-0852-10

吕 鲲(1990-),男,北京人,硕士研究生,主要从事大气环境污染物的消除与控制研究.

2017-08-29

国家自然科学基金资助项目(21337001)

* 责任作者, 教授, zqz@sdu.edu.cn