有序纳米材料的环境应用研究及若干科学问题.pdfVIP

有序纳米材料的环境应用研究及若干科学问题 全燮 持久性有机污染物(POPs)具有“致畸、致癌、致突变”以及内分泌干扰性，即使在 ppt-ppb级水平下，通过生物富集和放大对目标生物和人体健康产生严重影响。对POPs 的环境检测、行为效应以及污染控制技术的研究不仅为这类污染物的环境管理和污染控 制提供科学依据，而且对我国履行“关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约” 具有重要意义。 纳米材料的发现和研制为POPs类物质的去除提供了一种很有前景的技术。本文将 从如下三个方面进行探讨；(1)有序纳米材料及基本特征；(2)有序纳米材料在有机物 污染控制及检测中的应用；(3)有序纳米材料在环境应用中的科学问题。 一．有序纳米材料及基本特征 有序纳米材料是与粉体纳米材料相对而言的特殊纳米材料。它具有纳米尺寸的形貌 和固定的基体，同时可加工成组器件。它具有高的比表面积、高效光电等转换能力、特 殊热学及力学性质。以及高寿命、高强度、高韧性等性质，因而能够提供更多的反应活 性点，提高光能和电能的利用效率，加工方便．可在温和条件下制备纳米元件的材料， 同时它在应用过程中始终保持纳米形貌和物理化学性能。解决了粉体纳米材料团聚、以 及回收困难等问题． 二．有序纳米材料在有机物污染控制及检测中的应用 (1)应用于环境中的有序纳米材料 包括：碳材料(如金刚石纳米材料和石墨结构)和半导体纳米材料(如Ti02纳米管结 构和花状结构、ZnO纳米六角棒形结构和纳米六角管形等结构等)。 (2)有序纳米材料及器件设计研究 以提高光电利用效率和实用化的目标．有序纳米结构设计包括机械结构、晶体结构、 功能结构等方面：器件和组件化研究包括将其制各成电极、膜组件和负载膜等形式。例 如，将Ti02制备成纳米管膜光电电极，可以有效分离光生电子和光生空穴，从而提高 难降解性有机污染物的光电催化降解：将Ti02制备成纳米管膜光催化功能超滤膜，它 同时具有分离、分解催化，灭菌和减缓膜污染等多项功能。 (3)有序纳米材料在环境中的应用形式研究 针对不同的应用目标。以及有序纳米材料的性质，它可做成电极、传感器、膜、催 化剂、分子反应器等形式用于有机污染物的环境行为及控制技术的研究中。 (4)纳米材料参与反应的基本过程研究 三．有序纳米材料在环境应用中的科学问题 (1)环境应用为目标的有序纳米材料设计原则； (2)有序纳米材料的特殊作用C包括纳米颗粒的效应和纳米形貌的效应)及其原理； (3)反应过程机理及研究方法和原理； (4)有序纳米材料的生态安全性问题及其评价方法． 四．小结 有序纳米材料在有机污染物的选择性检测和污染控制中的应用前景十分广阔，然而 其在环境中的应用基础研究尚处于起步阶段，有许多问题亟待解决．