如何經(jīng)濟高效地開發(fā)利用太陽能?如何變污水為甘泉?如何有效治理大氣污染?如何徹底清除室內(nèi)有害物質(zhì)?借助于一種普通而又特殊的物質(zhì)——二氧化鈦,將會更好地解決這些關(guān)乎人類生存和發(fā)展的重要問題。
二氧化鈦俗稱鈦白,是一種白色的粉末,具有很強的反光作用,通常用于白色油漆和瓷釉。澳大利亞工程院院士、昆士蘭大學(xué)主管科研的副校長逯高清教授不久前在英國《自然》雜志發(fā)表的一篇論文,論述了二氧化鈦經(jīng)過納米技術(shù)處理后的獨特作用。具體做法是,通過水熱化學(xué)反應(yīng),把二氧化鈦制作成納米晶,即其顆粒微縮到納米尺度。此時,二氧化鈦的電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,性能也隨之改變,尤其是它的光學(xué)性能由原來的反光變?yōu)槲。二氧化鈦納米晶把光子吸收后可以轉(zhuǎn)化為電流,可用作太陽能發(fā)電。
現(xiàn)在的太陽能電池板大多采用單晶硅或多晶硅片制作。這種材料比較昂貴,且生產(chǎn)工藝條件要求高,必須無塵操作,成本很高。目前的太陽能發(fā)電成本比一般的火力、水力發(fā)電成本高出5—10倍,很難普遍推廣。相比之下,二氧化鈦的材料和生產(chǎn)成本相對低廉,且利用二氧化鈦進行太陽能發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)成熟,只要解決二氧化鈦敏化太陽能電池的生產(chǎn)工藝問題即可投入實際應(yīng)用。
二氧化鈦納米晶在把光子轉(zhuǎn)化為電子、形成電流的過程中產(chǎn)生一個個空穴,與水結(jié)合形成一種羥基,從而產(chǎn)生強勁的光催化作用,可有效降解水和空氣中的有機化學(xué)物。這樣,二氧化鈦又有了另外的重要用途。人們每天飲用的水中會有這樣那樣的有機化學(xué)物,可能濃度很低,但長期攝入會影響健康,甚至可能致癌。利用二氧化鈦對飲用水進行處理可使飲用水更潔凈。
在大量的工業(yè)污水處理方面,光催化也有用武之地。目前,工業(yè)污水處理的基本方法是,先以大池分解,用現(xiàn)代技術(shù),如微生物降解的辦法進行處理。這一環(huán)節(jié)必不可少。但經(jīng)過微生物降解之后,水中仍有大量的有機化學(xué)物殘留,無法全部降解。為了達到清潔的目的,人們只好采用滅菌的辦法,用紫外線、臭氧等進行滅菌。今后,這些功能可由二氧化鈦納米晶來代替。此外,二氧化鈦光催化技術(shù)同樣可以有效降解大氣中的有機化學(xué)物,用于治理空氣污染。還可把納米晶涂抹在照明燈管上,利用燈光進行光催化作用,從而達到徹底清除室內(nèi)有害物質(zhì)之目的。
關(guān)于二氧化鈦光電作用和光催化作用的研究屬于當今世界的前沿科技。一旦這種科技應(yīng)用實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,不僅將為我們帶來經(jīng)濟高效的太陽能,還會有助于碧水藍天的重現(xiàn)。
二氧化鈦俗稱鈦白,是一種白色的粉末,具有很強的反光作用,通常用于白色油漆和瓷釉。澳大利亞工程院院士、昆士蘭大學(xué)主管科研的副校長逯高清教授不久前在英國《自然》雜志發(fā)表的一篇論文,論述了二氧化鈦經(jīng)過納米技術(shù)處理后的獨特作用。具體做法是,通過水熱化學(xué)反應(yīng),把二氧化鈦制作成納米晶,即其顆粒微縮到納米尺度。此時,二氧化鈦的電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,性能也隨之改變,尤其是它的光學(xué)性能由原來的反光變?yōu)槲。二氧化鈦納米晶把光子吸收后可以轉(zhuǎn)化為電流,可用作太陽能發(fā)電。
現(xiàn)在的太陽能電池板大多采用單晶硅或多晶硅片制作。這種材料比較昂貴,且生產(chǎn)工藝條件要求高,必須無塵操作,成本很高。目前的太陽能發(fā)電成本比一般的火力、水力發(fā)電成本高出5—10倍,很難普遍推廣。相比之下,二氧化鈦的材料和生產(chǎn)成本相對低廉,且利用二氧化鈦進行太陽能發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)成熟,只要解決二氧化鈦敏化太陽能電池的生產(chǎn)工藝問題即可投入實際應(yīng)用。
二氧化鈦納米晶在把光子轉(zhuǎn)化為電子、形成電流的過程中產(chǎn)生一個個空穴,與水結(jié)合形成一種羥基,從而產(chǎn)生強勁的光催化作用,可有效降解水和空氣中的有機化學(xué)物。這樣,二氧化鈦又有了另外的重要用途。人們每天飲用的水中會有這樣那樣的有機化學(xué)物,可能濃度很低,但長期攝入會影響健康,甚至可能致癌。利用二氧化鈦對飲用水進行處理可使飲用水更潔凈。
在大量的工業(yè)污水處理方面,光催化也有用武之地。目前,工業(yè)污水處理的基本方法是,先以大池分解,用現(xiàn)代技術(shù),如微生物降解的辦法進行處理。這一環(huán)節(jié)必不可少。但經(jīng)過微生物降解之后,水中仍有大量的有機化學(xué)物殘留,無法全部降解。為了達到清潔的目的,人們只好采用滅菌的辦法,用紫外線、臭氧等進行滅菌。今后,這些功能可由二氧化鈦納米晶來代替。此外,二氧化鈦光催化技術(shù)同樣可以有效降解大氣中的有機化學(xué)物,用于治理空氣污染。還可把納米晶涂抹在照明燈管上,利用燈光進行光催化作用,從而達到徹底清除室內(nèi)有害物質(zhì)之目的。
關(guān)于二氧化鈦光電作用和光催化作用的研究屬于當今世界的前沿科技。一旦這種科技應(yīng)用實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,不僅將為我們帶來經(jīng)濟高效的太陽能,還會有助于碧水藍天的重現(xiàn)。