環(huán)境影響評(píng)估(EnvironmentImpactAssessment,EIA)具體材料的生命周期評(píng)價(jià)(MaterialsLifeCycleAssessment,MLCA),生命周期評(píng)估(LCA,LifeCycleAssessment)環(huán)境指數(shù)法評(píng)價(jià)指標(biāo)體系生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系根據(jù)環(huán)境材料的性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域的不同,可以把環(huán)境材料的應(yīng)用性研究分為三大類:(1)環(huán)保功能材料,其設(shè)計(jì)意圖就是為解決日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題,包括大氣、水以及固體廢棄物處理材料等(2)減少材料的環(huán)境負(fù)荷。這類材料具有較高的資源利用效率以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)荷較小的特點(diǎn),如各種天然材料、清潔能源、綠色建材以及綠色包裝材料等,同時(shí)采用新工藝以降低加工和使用過(guò)程中的環(huán)境負(fù)荷。(3)材料的再生和循環(huán)利用。這是降低材料的環(huán)境復(fù)合同時(shí)提高資源利用效率的重要手段,其重點(diǎn)是研究各種先進(jìn)的再生、再循環(huán)利用工藝及系統(tǒng)。環(huán)保功能材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用大氣污染治理材料污水處理材料減少材料的環(huán)境負(fù)荷清潔能源綠色建筑材料(GreenBuildingMaterials)綠色包裝材料降低材料加工和使用過(guò)程中的環(huán)境負(fù)荷的新工藝材料的再生和循環(huán)利用超臨界流體干燥法制備納米級(jí)TiO2的研究超臨界流體干燥法的概念關(guān)于納米TiO2TiO2的制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論結(jié)論超臨界流體干燥法的概念超臨界流體是溫度和壓力同時(shí)高于臨界值的流體，亦即壓縮到具有接近液體密度的氣體。超臨界流體的密度和溶劑化能力接近液體，粘度和擴(kuò)散系數(shù)接近氣體，在臨界點(diǎn)附近流體的物理化學(xué)性質(zhì)隨溫度和壓力的變化極其敏感，在不改變化學(xué)組成的條件下，即可通過(guò)壓力調(diào)節(jié)流體超臨界流體作為介質(zhì)或反應(yīng)物已引起化學(xué)家的極大興趣，因?yàn)榄h(huán)境友好的超臨界流體（如超臨界CO2、超臨界H2O等）有望取代有害的有機(jī)溶劑。

超臨界干燥技術(shù)是使被除去的液體處在臨界狀態(tài)，在除去溶劑過(guò)程中氣液兩相不再共存，從而消除表面張力及毛細(xì)管作用力防止凝膠的結(jié)構(gòu)塌陷和凝聚，得到具有大孔、高表面積的超細(xì)氧化物。制備過(guò)程中，達(dá)到臨界狀態(tài)可通過(guò)兩種途徑，一般是在高壓釜中溫度和壓力同時(shí)增加到臨界點(diǎn)以上；也有先把壓力升到臨界壓力以上，然后升溫并在升溫過(guò)程中不斷放出溶劑，保持所需的壓力。TiO2的制備實(shí)驗(yàn)1溶膠-凝膠法制備TiO2水合物首先在N2保護(hù)下稱取一定量的TiCl4,制得1M含HCl的TiCl4水溶液,置于密閉容器中.使用時(shí)先稀釋到一定濃度,為保證均勻沉淀的條件,必須加入適量已優(yōu)選好的表面活性劑,例如SDBS,并在不斷攪拌條件下加入TiCl4溶液中,常溫下緩慢滴加一定量的氨水,滴加速度約2mL/min,攪拌速度45rpm,調(diào)節(jié)pH在4.0～9.0之間,停止滴加氨水,并在室溫下陳化3～60h,制得不同濃度的水凝膠(hydrogel).2相轉(zhuǎn)移過(guò)程將1制得的水凝膠經(jīng)離心分離,多次洗滌至無(wú)Cl-,同時(shí)也將吸附在沉淀表面的SDBS洗凈,然后用定量無(wú)水乙醇分3～5次分別交換水凝膠的水.每次以凝膠表面抽干為準(zhǔn)，得到TiO2醇凝膠(alcogel).3SCFD法制TiO2粉體

將醇凝膠置于高壓釜中密封,升壓使液體壓力高于飽和蒸氣壓,再升溫使體系達(dá)到超臨界狀態(tài),凝膠中的流體無(wú)表面張力,且乙醇與殘留水相溶為同相流體,保溫一定時(shí)間,在保持恒溫條件下緩慢釋放流體,可較大程度地消除使凝膠粒子團(tuán)聚的表面張力,同時(shí)用N2取代流體,以驅(qū)除乙醇和殘留水,冷卻至室溫,即得白色TiO2氣凝膠超細(xì)粉.4物性分析粒子的粒徑與形貌由透射電子顯微鏡測(cè)試,放大倍數(shù)為10萬(wàn)倍.

四結(jié)果和討論

1鈦鹽溶液濃度對(duì)TiO2的影響

圖1給出了TiCl4濃度在0.1～0.7M,pH為7制備Sol-Gel,陳化12h,經(jīng)SCFD法制得粉體的TEM結(jié)果.圖1不同的Ti4+濃度下制得TiO2粉體的TEM照片

Fig.1

TEMphotosofTiO2powderpreparedwithvariousTi4+

concentration(a)0.1M;(b)0.3M;(c)0.5M;(d)0.7M

Conditions:pH=7;ageingtime:12h

2pH值的影響

在Sol-Gel制備過(guò)程中pH值對(duì)最終超微粒子的粒徑大小及形態(tài)都有一定影響.圖1繪出pH=7條件下制得粒徑大都在5～10nm.可見(jiàn)pH值對(duì)制備超微粒的影響不容忽視,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,pH=7～8最佳.

3陳化時(shí)間與粒度的關(guān)系圖2(a)、圖1(b)和圖2(b)分別是陳化0.5、12、60h,濃度為0.3M,pH=7條件下制得的TiO2粉體的TEM照片.圖2陳化時(shí)間與粒徑關(guān)系

Fig.2

Dependanceofageingtimeonparticle

Ageingtime:(a)0.5h;(b)60h

Conditions:pH=7;concentration:0.3M4超臨界流體干燥條件與TiO2物性關(guān)系

超臨界流體干燥技術(shù)是利用液體的超臨界特性,即在超臨界點(diǎn)以上,氣液界面消失的流體狀態(tài)下,分子間相互作用減小,液體的表面張力下降.使液體的的壓力高于其飽和蒸氣壓,從而凝膠中的液體無(wú)須形成氣液界面而直接轉(zhuǎn)化為無(wú)氣液相區(qū)別的流體,即在其超臨界狀態(tài)下,使流體緩慢脫出而不影響凝膠的骨架結(jié)構(gòu),該流體再用惰性氣體取代而制得氣凝膠.

乙醇的臨界溫度為243℃,臨界壓力為6.3MPa.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),影響TiO2超細(xì)粉性能和粒度的因素主要有兩方面,一方面SCFD操作溫度過(guò)高,會(huì)發(fā)生類似于氣凝膠超細(xì)粉在空氣中焙燒時(shí)的情況,使顆粒燒結(jié)聚集而長(zhǎng)大;另一方面操作溫度的改變所引起的流體密度的變化也會(huì)對(duì)超細(xì)粉結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生影響,而前者的影響占主導(dǎo)地位,因此要制備大孔、高比表面積TiO2超細(xì)粉,操作溫度越低越好,若操作溫度過(guò)高,粉體顆粒過(guò)大或開(kāi)成獨(dú)石,考慮到超臨界狀態(tài)的達(dá)到和保持,以選取操作溫度240～270℃為宜;壓力6.0～8.4MPa較佳,同時(shí)也考慮到水交換后制得的醇凝膠的液相水含量(即醇水交換度)對(duì)SCFD操作溫度和壓力影響,很明顯,所用乙醇量越大,交換次數(shù)越多,醇凝膠中液相水含量越小,SCFD操作溫度和壓力相應(yīng)降低.

圖3乙醇的P～V～T圖

Fig.3

P～V～Tdiagramofethanol5熱處理溫度對(duì)TiO2粒度的影響

圖4經(jīng)高溫處理的粉體TEM照片

Fig.4

TEMphotosofTiO2powderstreatedwithhightemperatures

(a)450℃;(b)650℃結(jié)論

1.以無(wú)機(jī)鹽為原料,采用Sol-Gel法制備粒徑小(半徑約為5～10nm)的TiO2氣凝膠超細(xì)粉末,且顆粒分布均勻,呈近似球狀.

2.超臨界流體干燥法是制備納米材料的一種新技術(shù)和新方法,制得的粉體具有良好的熱穩(wěn)定性,且具有收集性好、制樣量大、溶劑回收率高和樣品純等特點(diǎn),而且SCFD的溫度壓力取決于超臨界干燥介質(zhì)以及溶劑的濃度,并影響粉體的粒度及形態(tài).

3.詳細(xì)考查了各個(gè)制備參數(shù)對(duì)TiO2氣凝膠超細(xì)粉性能的影響,包括初始水凝膠pH值、水凝膠在母液中的陳化時(shí)間、鈦鹽溶液濃度,其pH值在4～9之間時(shí),用該方法制得的TiO2粉體粒徑變化不大;濃度越大,粒徑越大,陳化時(shí)間對(duì)粒徑大小無(wú)影響,但對(duì)粉體外貌形態(tài)和下一步的實(shí)驗(yàn)操作有影響.

半導(dǎo)體光催化劑——納米TiO2

半導(dǎo)體光催化劑光催化劑是光催化過(guò)程的關(guān)鍵部分，目前在多相光催化研究中所使用的光催化劑大都是半導(dǎo)體。半導(dǎo)體光催化劑材料，在光照射下，能夠被光子（hν）所激活，實(shí)現(xiàn)電子（或空穴）流動(dòng)，并且在表面上發(fā)生很強(qiáng)的氧化（或還原）作用，因而光催化劑具有極強(qiáng)的氧化（或還原）分解能力TiO2的優(yōu)勢(shì)雖然很多半導(dǎo)體光催化劑基本具有那些作用,但如果牽涉到壽命問(wèn)題,以及解決激活所需的光能的成本問(wèn)題時(shí),只有銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO2半導(dǎo)體光催化劑材料,具有廣泛的應(yīng)用前景。半導(dǎo)體粉末光催化活性順序TiO2>ZnO>WO3TiO2自身的特點(diǎn)因素TiO2的自身特點(diǎn)穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)強(qiáng)氧化還原性抗光陰極腐蝕性難溶，無(wú)毒成本低納米TiO2是一種新型的、高活性和高選擇性的半導(dǎo)體光催化劑

TiO2是一種有氧空位的，典型的n型半導(dǎo)體材料。在光化學(xué)反應(yīng)中，以TiO2作催化劑，在太陽(yáng)光，尤其是紫外線的照射下，使TiO2固體表面生成空穴（h+）和電子（e-）。空穴使H2O氧化，電子使空氣中的O2還原，其反應(yīng)式：

TiO2h++e-

h++H2O.OH

+H+e-+O2.O2-H2O.2H2O.O2+H2O2H2O2+.O2-.OH

+OH-+O2納米TiO2光催化劑大氣凈化涂料的應(yīng)用

TiO2對(duì)大氣中的NOx凈化機(jī)理如圖必須指出的是氧化NOx生產(chǎn)的NO3－會(huì)殘留在催化劑的表面，當(dāng)累積到一定濃度時(shí)會(huì)使催化劑活性降低，所以利用TiO2轉(zhuǎn)化NOx時(shí)需要水的洗凈、再生。二、納米TiO2光催化材料的應(yīng)用及存在的問(wèn)題

因其具有穩(wěn)定的化學(xué)性能、最高的遮蓋力、著色力、獨(dú)特的超親水性和斥水性，已在國(guó)防、農(nóng)業(yè)、石油、化工紡織、環(huán)境、建筑行業(yè)等領(lǐng)域顯示出誘人的前景，成為聯(lián)系宏觀到微觀物質(zhì)世界的重要橋梁，特別在環(huán)境保護(hù)與治理方面的應(yīng)用呈現(xiàn)欣欣向榮的景象。

應(yīng)用廢水處理空氣凈化防曬化妝品抗菌除毒紡織品涂料

光催化劑在紫外線的照射下,價(jià)電子帶的電子能被激勵(lì)到傳導(dǎo)帶，從而在表面產(chǎn)生反應(yīng)活性。這種光激勵(lì)有兩大作用。一是較強(qiáng)的反應(yīng)力，二是表面改質(zhì)性能。較強(qiáng)的反應(yīng)力有助于抗菌和脫臭。利用強(qiáng)反應(yīng)力和表面改質(zhì)性能中的超親水性又可產(chǎn)生防污功能。防污功能又被稱為自清潔功能。超親水性還可用于玻璃或鏡子的防霧。另外，表面改質(zhì)性能還有其他許多方面的應(yīng)用。

要使光催化劑發(fā)揮作用需要兩個(gè)條件：一是光催化劑與被處理的物質(zhì)應(yīng)互相接觸，二是應(yīng)有適當(dāng)?shù)墓庹铡ｄJ鈦型因?yàn)樗谋砻鎸?duì)O2

的吸附能力較強(qiáng)，所以具有較高的活性。金紅石型因?yàn)楸砻骐娮樱昭▽?duì)重新結(jié)合的速度較快，幾乎沒(méi)有光催化活性。而以一定比例共存的銳鈦型合金紅石型混晶的TiO2，其光催化活性高于銳鈦型TiO2板鈦型不穩(wěn)定TiO2的晶型TiO2粉體的制造硫酸法TiCl4草酸或氨沉淀熱分解法鈦醇鹽水解法其它方法Sol-gel制薄膜化TiO2鰲合鈦熱噴涂法三、二氧化鈦光催化材料的制備與改性

1.溶膠-凝膠法：一般采用鈦酸丁酯溶解在無(wú)水乙醇中，加入一定量的酸和水，配制成溶膠，在基材上鍍膜后，鈦酸丁酯緩慢水解形成非晶態(tài)TiO2薄膜，再在一定的溫度下活化，轉(zhuǎn)化成具有較高光催化活性的銳鈦型TiO2透明薄膜。

2.離子注入法：利用離子注入裝置，在固定電壓下使當(dāng)量電荷的金屬離子在電場(chǎng)力的作用下，注入已有的TiO2光催化劑中，達(dá)到調(diào)控催化劑宏觀物性的目的。

3.快速沉積法：用NaNO3溶液調(diào)節(jié)HAuCl4水至所需PH值，加入P-25-TiO2（70%銳鈦型礦，30%金紅石型）后混合攪拌，3h后將固體產(chǎn)物用蒸餾水洗滌，直至檢測(cè)不到氯化物的存在，之后于300度在空氣中培燒5h，篩選獲得大小在45um以下的催化劑顆粒。

4.溶劑熱合成法：在特制的密閉反應(yīng)器里，以有機(jī)溶劑作反應(yīng)介質(zhì)，通過(guò)對(duì)容器加熱，創(chuàng)造一個(gè)高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境，使通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解并重結(jié)晶，從而得到相應(yīng)的納米粉體。5.固體混合法：將不同分子篩和不同含量的二氧化鈦直接放置于瑪瑙研缽中，加入無(wú)水乙醇研磨，讓其完全混合，待乙醇揮發(fā)后將混合物干燥、培燒，即得負(fù)載于分子篩上的TiO2光催化劑。6.靜電自組裝法：取少量鈦酸四丁酯溶于乙醇中，加入適量的去離子水(通過(guò)鹽酸來(lái)調(diào)節(jié)其PH值),在40度水浴中加熱4h,得到透明的TiO2膠體備用。將聚苯乙烯黃酸鈉（PSS）溶于去離子水，并用鹽酸調(diào)節(jié)PH值備用。將石英玻璃襯底放在80度的硫酸和30%雙氧水溶液中進(jìn)行處理，然后浸入聚季銨鹽（PDDA）的水溶液中，30min后將襯底交替浸入PSS和TiO2膠體即得到復(fù)合薄膜。

7.直接培燒法：采用廉價(jià)的Ti（SO4）2和白炭黑為原料，設(shè)計(jì)合適比例，加入少量聚乙烯醇（PVA）和水并加熱，待冷卻后攪拌至糊狀，烘干后培燒即可得復(fù)合光催化劑。光催化劑的應(yīng)用

抗菌與防臭利用光催化劑抗菌與消除惡臭的方法已開(kāi)始用于家電領(lǐng)域。其中最引人注目的是在空氣清新器和加濕器中的利用。據(jù)報(bào)道，日本市場(chǎng)上已開(kāi)始銷(xiāo)售“光催化劑除臭裝置”、該除臭裝置由光催化劑過(guò)濾器、冷陰極燈和電源等部分組成。將光催化劑除臭裝置安裝在大型空調(diào)器的通風(fēng)管道中，可以除去空氣中的惡臭。傳統(tǒng)的方法常常采用活性炭等過(guò)濾空氣。活性炭不僅脫臭能力低，而且需要定期更換。光催化劑除臭裝置不需要更換光催化劑過(guò)濾裝置，而且

能除去空氣中的低濃度臭味。另外，光催化劑除臭裝置安裝簡(jiǎn)單，不僅可用于新的空調(diào)裝置,而且也可用于改造舊的空調(diào)裝置。

綜觀目前的抗菌、脫臭商品可以發(fā)現(xiàn)，衣著類產(chǎn)品很受消費(fèi)者的歡迎，其中使用光催化劑的產(chǎn)品的比例正處于不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。一些公司已將光催化劑用于纖維加工技術(shù)中。從而開(kāi)發(fā)出可分解汗臭的運(yùn)動(dòng)衣料和服裝。也有人提出，由于襯衫和襪子很難見(jiàn)到陽(yáng)光，因而抗菌效果并不理想。但對(duì)于能照射到陽(yáng)光的纖維制品來(lái)說(shuō)，其抗菌防臭效果將是很顯著的。阻菌、殺菌方面的應(yīng)用銀（Ag），或銅（Cu）以及它們的組合，即使在無(wú)光照射下，也具有很強(qiáng)的阻菌和殺菌能力．若將TiO2半導(dǎo)體光催化劑表面覆蓋Ag或Cu，在無(wú)光照的條件下，其表面也可以有阻菌和殺菌的功能．TiO2抗菌金屬離子（Ag＋、Cu+）覆蓋陶瓷表面上瓷磚、陶瓷等光催化劑與Ag、Cu表面覆蓋的抗菌作用2.2防污(自清潔)防污功能又被稱為自清潔功能。該功能在建材領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的發(fā)展前景。例如，對(duì)于建筑物的玻璃來(lái)說(shuō)。利用光催化劑的超親水性可以使雨滴難以粘附在玻璃上,因而不影響視線。玻璃面向室內(nèi)的部分也不易附著香煙的煙油。目前市場(chǎng)上已開(kāi)始銷(xiāo)售能夠分解香煙油的窗簾。利用光催化劑的照明裝置可以防止污染物的附著而保持明亮狀態(tài)。目前這種新的照明裝置已開(kāi)始投放市場(chǎng)。而且日本的東芝和日立等大公司也加強(qiáng)了這一領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)。據(jù)報(bào)道，這種照明裝置已經(jīng)應(yīng)用于公路的隧道中。研究表明，將該項(xiàng)技術(shù)用于家用熒光燈將有廣闊的市場(chǎng)前景。這種新的照明裝置不僅能保持燈具表面的清潔，而且具有一定的出臭作用。在建筑物外側(cè)涂上利用光催化劑的涂料或裝上涂有光催化劑的板材，可保持建筑物的清潔。目前，涂有光催化劑的裝飾鋁板和帳蓬已進(jìn)入商品化階段。在有機(jī)材料上涂催化劑時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格選擇中間層，中間層應(yīng)能將兩種材料粘結(jié)在一起，而且能保證有機(jī)材料不被光催化劑分解。在除臭方面的應(yīng)用

當(dāng)前最普遍使用的除臭方法，是采用活性炭?；钚蕴康娜秉c(diǎn)：壽命短、不易再生如果將沸石和活性炭表面吸附TiO2半導(dǎo)體光催化劑，組成一種混合型除臭吸附劑，在除臭達(dá)到飽和吸附狀態(tài)后，一旦受到光照射，其活性又會(huì)恢復(fù)到初始狀態(tài)。

2.3水處理科學(xué)家們很早就開(kāi)始利用光催化劑凈化污水。從l985年開(kāi)始，研究重點(diǎn)一直是利用光催化劑分解水中的有害物質(zhì)和探索光催化劑的反應(yīng)原理。研究表明，光催化劑在污水處理中的應(yīng)用將有廣闊的發(fā)展前景。據(jù)估計(jì)，從事光催化劑研究的技術(shù)入員中，大約80%以上都涉及與水處理有關(guān)的課題，利用光催化劑對(duì)于處理雙酚和防止地下水污染方面已取得可喜成果。以電氣產(chǎn)品加工和清洗車(chē)間的排水為例。這些排水常常含有三氯乙烯、四氯乙烯等揮發(fā)性有機(jī)氯化物，因而很容易污染土壤和地下水。進(jìn)行凈化處理時(shí)，首先用泵將地下水抽出地面，再向水中鼓入空氣，從而使水中的揮發(fā)性有機(jī)氯化物變成氣體。這就是曝氣。曝氣可使水中的有機(jī)化物氣化而與水分離。使水得到凈化。氣化的有機(jī)氯化物經(jīng)過(guò)光催化劑的處理可分解成二氧化碳和氯化氫，氯化氫可被堿中和，從而使污染的氣體得到凈化。處理的過(guò)程如圖1所示。最終生成無(wú)毒、無(wú)味CO2、H2及一些簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)。從而利用光照達(dá)到有效處理廢水的目的。是一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的方法。

TiO2以其高效、無(wú)毒、廉價(jià)、穩(wěn)定性好、不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)而在降解廢水中的有機(jī)物中具有廣闊的前景。

在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題有：

1）光催化反應(yīng)的效率不高。光催化劑產(chǎn)生的載流子復(fù)合率高，導(dǎo)致光量子效率低，并且光催化劑反復(fù)使用時(shí)，催化活性有所降低，從而導(dǎo)致TiO2光催化在廢水處理中的效率不高。

2）太陽(yáng)能利用率低。納米TiO2光催化劑帶隙能較寬，只能吸收波長(zhǎng)小于或等于387nm的光子，即只能被較短的紫外線激發(fā)。而照射到地面的太陽(yáng)光中只有4%~6%的紫外光線，因此利用太陽(yáng)光的比例低。3）對(duì)部分廢水的處理效果不高。

TiO2光催化劑對(duì)含有重金屬離子的廢水、有顏色的廢水的處理效率不高。對(duì)含重金屬離子的廢水，被還原而生成的金屬會(huì)附著在光催化劑的表面而阻止反應(yīng)的進(jìn)行。在去除NOx方面的應(yīng)用TiO2半導(dǎo)體光催化劑在受到400nm以下的紫外光照射，將產(chǎn)生電子和空穴

NO，NO……CO,O2-,OH→NO2,HNO3……由于TiO2半導(dǎo)體光催化劑對(duì)NO2的吸附能力弱，使在其表面上被氧化的時(shí)間短，故，上式反應(yīng)只能生成NO2，而不能溶解而成HNO3．3.防曬化妝品

目前防曬劑種類很多，市場(chǎng)供應(yīng)多為有機(jī)物，而納米TiO2為無(wú)機(jī)成分，無(wú)毒、無(wú)味、具有高折光性和高光活性，并以其強(qiáng)吸收性而逐漸成為世界防曬化妝品的重要一員。

雖然它在化妝品領(lǐng)域有著較好的發(fā)展前景，但是，要高效、安全地應(yīng)用其防曬性，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)認(rèn)真研究其獨(dú)特的光活性，在晶型、粒徑、制備方法、表面改性工藝等方面進(jìn)行認(rèn)真的選擇，以減少或完全消除其光活性的危害。4.抗菌除毒

TiO2經(jīng)光照射后，對(duì)環(huán)境中的微生物具有抑制或殺滅作用。在家居環(huán)境中存在各種有害微生物，納米級(jí)的TiO2微粒表面經(jīng)光的照射后，具有較強(qiáng)的氧化能力，可以降解難以分解的有機(jī)物質(zhì)，殺滅細(xì)菌及癌細(xì)胞。最近還發(fā)現(xiàn)TiO2經(jīng)弱光源照射后也能激發(fā)起表面的催化氧化。5.紡織品在合成纖維中添加納米TiO2經(jīng)抽絲、紡布可制成殺菌、防霉、除臭、抗靜電和抗紫外線輻射的服裝。又因?yàn)榧{米TiO2能大量吸收紫外線，可以使合成纖維的抗老化性增強(qiáng)，用此類纖維制成的服裝和用品還能夠防治和治療皮膚病。6.涂料在各類涂料中添加復(fù)合納米材料，可以制造出殺菌、除臭、防污的涂料，廣泛用于醫(yī)院和家庭的內(nèi)墻涂飾，也可以制成防紫外射線的涂料，用于涂敷隱形飛機(jī)、軍艦等國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域。另外，TiO2光催化材料還用作降溫材料、氣敏材料、醫(yī)藥材料、衛(wèi)生保健材料、建筑材料等方面?？梢哉f(shuō)在各行各業(yè)都能看到它的應(yīng)用，因此對(duì)它的研究也更加深入了。納米TiO2光催化材料的市場(chǎng)現(xiàn)狀及前景

1.國(guó)際市場(chǎng)概況納米級(jí)二氧化鈦研制成功是20世紀(jì)80年代二氧化鈦研究領(lǐng)域的重要的新進(jìn)展。由于納米級(jí)二氧化鈦在催化及環(huán)境保護(hù)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，可用于日用化妝品、涂料、電子、電力等工業(yè)部門(mén)，因此納米二氧化鈦展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)前景。僅美國(guó)就有60多家公司使用納米級(jí)二氧化鈦，日本也在產(chǎn)通及環(huán)保領(lǐng)域使用納米級(jí)二氧化鈦，并已在高速公路兩側(cè)和隧道內(nèi)設(shè)置涂有納米級(jí)二氧化鈦的光催化板以去除氮氧化物及汽車(chē)尾氣。

據(jù)預(yù)測(cè)，韓國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)高級(jí)二氧化鈦粉末的規(guī)模在2000億韓元左右。目前韓國(guó)國(guó)內(nèi)的高級(jí)二氧化鈦粉末全部倚賴進(jìn)口。目前，國(guó)外的納米二氧化鈦市場(chǎng)已經(jīng)小有規(guī)模，但仍具有很大的市場(chǎng)潛力和發(fā)展空間。國(guó)際上納米二氧化鈦的價(jià)格為30萬(wàn)~40萬(wàn)元/噸。其成本價(jià)大致為銷(xiāo)售價(jià)的2/5。目前世界上只有少數(shù)幾家公司能夠生產(chǎn)納米級(jí)二氧化鈦。2.國(guó)內(nèi)市場(chǎng)概況

目前國(guó)內(nèi)納米二氧化鈦的需求量每年約在1萬(wàn)噸左右，價(jià)格大致為220~420元/公斤。因?yàn)樾吞?hào)和質(zhì)量不同價(jià)格有所不同，其中安徽科納新材料有限公司的KN100R工業(yè)級(jí)和特級(jí)納米二氧化鈦價(jià)格為220元/公斤，長(zhǎng)沙創(chuàng)龍化工有限公司的價(jià)格為380元/公斤，從德國(guó)迪高沙進(jìn)口的價(jià)格為420元/公斤。3.納米二氧化鈦的市場(chǎng)前景我國(guó)的納米二氧化鈦的市場(chǎng)剛開(kāi)始形成，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的發(fā)展空間。它有別于鈦白粉的特殊物理化學(xué)特性，應(yīng)用更加廣泛，因此市場(chǎng)前景也更為廣闊。它必將對(duì)傳統(tǒng)的鈦白粉產(chǎn)生巨大的沖擊和替代效應(yīng)。

經(jīng)過(guò)多年的研究，人們已基本上掌握了光催化劑的反應(yīng)機(jī)理，而且利用光催化劑防臭、防污、抗菌的商品已開(kāi)始問(wèn)世。許多研究人員認(rèn)為，光催化劑作為21世紀(jì)初的新興材料將有廣闊的發(fā)展前景。日本三菱綜合研究所的一份預(yù)測(cè)研究報(bào)告認(rèn)為，光催化劑將在環(huán)境保護(hù)和凈化領(lǐng)域獲得快速發(fā)展。到2005年，與環(huán)境保護(hù)關(guān)聯(lián)的催化劑市場(chǎng)銷(xiāo)售額將達(dá)到2萬(wàn)億日元，其中在防污抗菌方面銷(xiāo)售額約為2400億日元，在防臭方面將達(dá)到9100億日元，在水處理方面將達(dá)到3500億日元，在排氣凈化方面將達(dá)到4000億日元。據(jù)預(yù)測(cè)，光催化劑的市場(chǎng)規(guī)模約占上述數(shù)字的一半以上，即市場(chǎng)銷(xiāo)售額約為11122億日元以上。也有人認(rèn)為，三菱綜合研究所的預(yù)測(cè)過(guò)于樂(lè)觀，到2005年，光催化劑只有數(shù)千億日元的市場(chǎng)規(guī)模。多年來(lái)，日本一直在發(fā)展歐美追隨型技術(shù)，即歐美國(guó)家進(jìn)行基礎(chǔ)研究，日本在歐美研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，而光催化劑卻是日本的創(chuàng)新技術(shù)。東京大學(xué)尖端科技研究中心認(rèn)為，光催化劑將有廣闊的市場(chǎng)，但需要消費(fèi)者逐漸接受。例如玻璃防霧就容易看到，但對(duì)光催化劑的分解活性就不容易看到。光催化還可用于金屬催化劑的制備、貴金屬的提取回收、物質(zhì)合成(包括有機(jī)合成和無(wú)機(jī)合成)等方面?？傊?光催化的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,有待于人們進(jìn)一步去探索和研究。生物可降解塑料的研制與開(kāi)發(fā)塑料及塑料的用途眾所周知，塑料是一種方便快捷的材料，它具有原料豐富、易生產(chǎn)、成本低、重量輕、便于成型、不腐蝕、易著色等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于我們的衣食住行和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，是金屬、木材、天然纖維、天然橡膠等材料的優(yōu)良替代隨著科技的發(fā)展和社會(huì)需求的日益增大，塑料的產(chǎn)量和用量正在飛速增長(zhǎng)，但隨之而來(lái)是廢棄塑料的大量堆積。通常我們說(shuō)的廢棄塑料主要包括三類：一種是聚乙烯，它主要用于農(nóng)業(yè)塑料薄膜和購(gòu)物袋；另一種是聚丙烯，一般用作裝水泥和化肥的編制袋，建筑防護(hù)用的安全棚，包裝打包袋等；還有一種是聚苯乙烯，主要用作泡沫減震塑料、快餐飯盒、包裝填充物等。這三種成分占了廢塑料的60％—70％1.2廢棄塑料對(duì)生態(tài)的危害（1）廢棄塑料密度小、體積龐大，填埋處理占地面積大，運(yùn)輸、循環(huán)利用、管理費(fèi)用較大；（2）廢棄塑料對(duì)海洋的污染很大。塑料廢棄物已占總的海洋漂浮物的近60％，主要來(lái)自河流流入漂浮物、海洋運(yùn)輸垃圾、魚(yú)具等，嚴(yán)重破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)，據(jù)估計(jì)，每年約有3萬(wàn)只海豹、2.5萬(wàn)只鳥(niǎo)因被魚(yú)具纏繞而死亡。另外這些廢棄物還給航運(yùn)帶來(lái)安全隱患；生物可降解塑料及其特點(diǎn)2.1生物可降解塑料的定義及特點(diǎn)生物可降解塑料是指通過(guò)光或自然界微生物，如細(xì)菌、霉菌等作用可被完全分解為低分子化合物的塑料材料，包括高分子化合物及其配合物等。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）可制成堆肥回歸大自然；（2）因降解而使自身體積減少，延長(zhǎng)了填埋場(chǎng)的使用壽命；（3）廢棄塑料對(duì)土壤的污染。廢棄塑料進(jìn)入土壤后不易分解，如聚氯乙烯、聚苯乙烯等埋入土壤32年后都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)生物降解現(xiàn)象。它還阻止土壤透氣，使土質(zhì)變壞。（4）廢棄塑料對(duì)大氣的污染。廢棄塑料的焚燒，產(chǎn)生大量的二氧化碳、氯化氫等氣體，是二惡英、呋喃類化合物的發(fā)生源。（5）破壞景觀。塑料袋、薄膜等一次性塑料質(zhì)輕易飄散，它們分布在公路、鐵路沿線、旅游景點(diǎn)、農(nóng)村田野和森林、湖泊河流等，不易集中、很難降解，破壞了自然景觀。（6）不存在普通塑料的焚燒問(wèn)題，減少了有害氣體的排放；（7）儲(chǔ)存運(yùn)輸方便，只需保持干燥，不需避光；（8）減少了丟棄后對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害；（9）應(yīng)用范圍廣，可用于農(nóng)業(yè)、包裝工業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)。生物可降解塑料的降解機(jī)理生物可降解塑料的降解機(jī)理可分為三類：一是生物物理作用，由于微生物侵蝕后其細(xì)胞的增長(zhǎng)而使聚合物發(fā)生機(jī)械性的破壞；二是生物化學(xué)作用，微生物對(duì)聚合物的作用而產(chǎn)生新的物質(zhì)；三是酶的直接作用，微生物侵蝕部分導(dǎo)致塑料分裂或氧化崩裂。

一般高分子材料的生物降解可分為完全生物降解和光-生物降解。完全生物降解大致有三種途徑:(1)生物物理作用:由于生物細(xì)胞增長(zhǎng)而使聚合物組分水解，電離質(zhì)子化而發(fā)生機(jī)械性的毀壞，分裂成低聚物碎片；(2)生物化學(xué)作用:微生物對(duì)聚合物作用而產(chǎn)生新物質(zhì)(CH4,CO2和H2O)；(3)酶直接作用:被微生物侵蝕部分導(dǎo)致材料分裂或氧化崩裂。而光-生物降解機(jī)理則是材料中的淀粉等生物降解劑首先被生物降解，增大表面/體積比，同時(shí)，日光、熱、氧引發(fā)光敏劑等使高聚物生成含氧化物，并氧化斷裂，分子量下降到能被微生物消化的水平。.影響生物降解的因素

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

1）高分子材料在液體中的降解性比在固體中的好，這是因?yàn)橐后w中的微生物與材料接觸比在固體中的更充分，有利于降解。

2）碳氮比為15時(shí)最有利于材料的降解。3）自然界中絕大多數(shù)微生物都屬于中溫微生物，這類微生物的最適生長(zhǎng)溫度一般在20℃～45℃，在這一溫度范圍內(nèi)，隨著溫度上升，微生物的代謝活動(dòng)逐漸旺盛，對(duì)材料的降解效果明顯，而溫度在此范圍以外繼續(xù)上升，對(duì)材料的分解不利。4）細(xì)菌和放線菌是在高分子的生物降解中起主要的微生物，細(xì)菌最適宜的PH值在7.0～7.6之間，放線菌最適宜的PH值在7.5～8.5之間，因而，PH值在6～9之間最有利于材料生物降解。

高分子材料的結(jié)構(gòu)是決定其生物降解性的根本因素。含有親水性基團(tuán)-NH，-COOH，-OH，-NCO的高分子可保持一定的濕度，宜生物降解，同時(shí)含有親水和憎水基的聚合物生物降解性好。一般分子量大的材料較分子量小的更難生物降解，脂肪族聚合物比相應(yīng)的芳香族聚合物容易生物降解。支化和交聯(lián)會(huì)降低材料的生物降解性。另外，材料表面的特性對(duì)生物降解也有影響，粗糙表面材料比光滑表面材料更易降解。生物可降解塑料的分類根據(jù)降解機(jī)理和破壞形式，生物可降解塑料可分為完全生物降解塑料和生物破壞性塑料兩種。前者在微生物作用下在一定時(shí)間內(nèi)完全分解為二氧化碳、水等小分子化合物，后者僅分解為散亂碎片。按制造方法分類可分為：天然高分子類、微生物合成類、人工合成類。天然高分子類在天然高分子材料中可作為降解材料的有纖維、淀粉、甲殼素、木質(zhì)素等。天然高分子材料來(lái)自自然界又消失在自然界中，無(wú)污染，來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，它本身不具有塑性，但可通過(guò)自身化學(xué)改性或聚合物共混、共聚改性或添加到聚合物中改性可制成降解高分子塑料。

纖維素塑料主要是指纖維素跟其他材料共混，如纖維素衍生物、殼聚糖、蛋白質(zhì)等。日本四國(guó)技術(shù)試驗(yàn)所將粉碎的細(xì)微纖維素、殼聚糖醋酸水溶液、增塑劑等攪拌均勻后制成的干燥膜，其氣密性是PE（普通塑料）的10—100倍，抗拉強(qiáng)度是PE的10倍，抗撕裂強(qiáng)度跟玻璃紙相當(dāng)。目前已商品化的有醋酸纖維素等生物降解材料。

甲殼素又稱甲殼質(zhì)，是蝦、蟹等甲殼類動(dòng)物或昆蟲(chóng)外殼和菌類細(xì)胞壁的主要成分，自然界儲(chǔ)量?jī)H次于纖維素。它不溶于水和普通有機(jī)試劑，作生物降解材料，主要是將其在堿性條件下脫乙?；蓺ぞ厶?，再與其他高分子材料共混可制成生物降解材料。比如，用荷葉、蘆葦、谷殼、油菜籽殼、蝦殼等植物纖維和動(dòng)物骨殼也可制成天然的生物可降解塑料，這些生物可降解塑料可根據(jù)增減植物纖維和動(dòng)物骨殼的比例，控制其降解速度，研究表明，最短完全降解時(shí)間僅需15天。植物中廣泛存在的淀粉（如薯類、玉米等），也可作為生物降解高分子材料的原料。由于淀粉獲取很容易、價(jià)廉、易于加工、技術(shù)相對(duì)成熟，近年來(lái)最受關(guān)注。淀粉具有生物降解性，具有結(jié)晶性、極性強(qiáng)、高親水性等特點(diǎn)，但其熱塑性較差。微生物合成類在開(kāi)發(fā)生物降解高分子材料的研究中,目前的一個(gè)熱點(diǎn)是采用生物工程技術(shù)合成生物降解高分子材料,以得到更價(jià)廉可降解塑料,其主要成分微生物聚脂。例如，利用遺傳工程把白楊木的葉子干燥，磨碎成細(xì)粉末，然后萃取出葉綠體，便可得到聚羥基丁酸脂（PHB）的母粒料，從而獲得PHB降解塑料。它具有良好的物理性能、易分解等優(yōu)點(diǎn)。人工合成類可降解化學(xué)合成高分子材料中有生物可降解高分子材料和光降解高分子材料。前者有聚乙烯醇（PVA）聚乙二醇等水溶性高分子和己內(nèi)脂（PCL），但它們作為塑料實(shí)用性差。正在開(kāi)發(fā)中的有聚酯聚酰胺共聚物（CPAE），脂肪族和芳香族共聚酯（CPE），聚氨基酸等，商業(yè)性開(kāi)發(fā)的聚乳酸（PLA），聚丁二酸丁二酯（PBS）等，生物降解難易順序?yàn)椋篜CL=PHB＞PBS＞PLA

化學(xué)合成降解材料

利用化學(xué)方法合成與天然高分子結(jié)構(gòu)相似的生物可降解材料，主要包括脂肪族聚酯、脂肪酸聚酯與芳香族聚酯、聚酰胺、聚醚、聚酯脲等共聚物。

以薯類淀粉為原料，化學(xué)合成PLA，其熔點(diǎn)可達(dá)175℃，加工成的纖維和薄膜耐水性極好。聚丁二酸酯是有丁二酸酯與乙二醇、丁二醇脫水縮聚產(chǎn)生的高分子量脂肪族聚酯及共聚物，其熔點(diǎn)可達(dá)90—120℃，具有一定實(shí)用性。PBS引入碳酸酯可提高耐水解性，二與己二酸共聚可顯著提高生物分解能力。生物降解材料的研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

為了減輕環(huán)境的壓力，世界各國(guó)對(duì)可降解的研發(fā)都給予了相當(dāng)?shù)闹匾?。無(wú)論是品種還是數(shù)量，其發(fā)展速度都很快。1999年年產(chǎn)量為150萬(wàn)噸，2004年約數(shù)千萬(wàn)噸。國(guó)際上，為了促進(jìn)降解塑料的研發(fā)和推廣，許多發(fā)達(dá)國(guó)家先后立法禁用“短期使用”的普通塑料。在我國(guó)，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布了99年第6號(hào)令，規(guī)定一次性非降解發(fā)泡塑料餐具的使用期限為2000年年底以前。

另外，石油資源的日益枯竭，發(fā)展非石油基生物降解塑料具有極其廣闊的前景。但生物降解塑料也存在一定問(wèn)題：一是價(jià)格高，一般為普通塑料的2—15倍，較難推廣；二是降解控制問(wèn)題有待進(jìn)一步解決，如作為包裝材料要求有一定的使用期，而醫(yī)用材料則要求降解快。三是降解性評(píng)價(jià)問(wèn)題，我國(guó)目前還沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)標(biāo)、部標(biāo)和行標(biāo)，某些方面還缺乏一定的依據(jù)和準(zhǔn)則。展望可降解塑料的應(yīng)用趨勢(shì)可降解塑料是一種新型的環(huán)境友好材料,可用來(lái)解決廢棄塑料的處理和環(huán)境問(wèn)題,其用途主要有以下幾個(gè)方面:（1）農(nóng)業(yè)用途。可用于制造農(nóng)用薄膜、林業(yè)木材的包裝材料，農(nóng)藥和化肥包裝袋，漁具等；（2）日常用途?？捎糜谥谱魇称钒b袋、包裝箱、日用包裝瓶、飲料瓶、垃圾袋、旅游休閑品等；（3）醫(yī)用?？捎米魃a(chǎn)手術(shù)縫合線、外用脫脂棉、繃帶、骨科用固定材料、藥品緩釋控制材料等。由于“白色污染”的日趨嚴(yán)重以及世界石油的日益枯竭，研究和開(kāi)發(fā)生物降解塑料具有極其重要的意義。生物降解為人類展示了一個(gè)環(huán)境科學(xué)、生物化學(xué)、高分子化學(xué)等學(xué)科交叉的全新科學(xué)領(lǐng)域，是21世紀(jì)新材料的重要領(lǐng)域。目前，這些材料雖然存在成本偏高等問(wèn)題，但我們相信，隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，這些問(wèn)題將得到逐步解決，生物降解塑料的應(yīng)用前景將是非常廣闊的。其合成路線如下式:Wang等人合成了新型含硅反應(yīng)性環(huán)氧單體三縮水甘油基苯基硅烷T(mén)GPS,其結(jié)構(gòu)如下式:鋰離子電池正極材料鋰離子電池以金屬鋰氧化物為正極材料，如LiCoO2\LiNiO2\LiMnO4

等，以碳素材料為負(fù)極材料，如石墨、軟碳（石油焦、針狀焦、碳纖維、碳微球等）、硬碳（樹(shù)脂碳、PVA、PVCPVDFPVN,碳黑）殼聚糖(ｃｈｉｔｏｓａｎ,簡(jiǎn)稱ＣＳ)由甲殼素脫乙酰基所得,是具有廣泛應(yīng)用前景的生物高分子材料.因其分子結(jié)構(gòu)中含有氨基和羥基兩種活潑基團(tuán),故殼聚糖可