纳米科学与技术是一个发展十分迅速的领域,已在许多学科的发展及新产品开发方面显示了重要的作用。当材料进入到纳米层次时,其性质表现出不同于传统材料的全新特性,如量子效应、尺寸效应、表面与界面效应等。
1、目前纳米技术在竹炭中运用的现状:目前,纳米改性竹炭是以1mm以下的竹炭粉为原料,添加纳米TiO2粉体和纳米抗菌剂,经过沸水煮沸、搅拌、蒸发、干燥后制成。纳米TiO2粉体负载在竹炭的孔隙边沿和表面,利用纳米TiO2具有光催化特性,在竹炭裸露在阳光下的时候,氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能将有毒、有害物质(如:甲醛、苯、甲苯、氨等)分解为无毒、无害的二氧化碳和水;同时纳米光催化剂的氧化能力可破坏细胞的细胞膜,使细菌质流失而死亡,凝固病毒的蛋白质,抑制病毒的活性,并捕捉、杀除空气中的浮游细菌,从而具有较强的防污、杀菌和除臭功能。
2、存在的缺陷:虽然纳米TiO2改性竹炭具有光催化特性及良好的应用前景,但在实际应用中也存在许多无法回避的问题。纯TiO2的纳米粉体和薄膜对光的吸收范围窄,只有能量大于或等于禁带宽度的紫外线才能激发光催化反应,而紫外线仅占太阳自然光辐射的3%~5%左右;同时,电子和空穴容易复合,载流子的产率较低,直接影响到光催化的效率和效果。竹炭的许多应用环境光源不足或无光源,也会影响纳米TiO2的光催化及抗菌效果。另外,纳米TiO2粉体在竹炭中还可能由于表面效应,发生团聚,堵塞竹炭孔道,从而影响竹炭的吸附及TiO2的光催化性能。
3、今后的研究方向:扩宽TiO2对光的吸收范围,提高TiO2的光催化性能和无光源抗菌,优化TiO2在竹炭中引入方式及结构形式,并控制制造成本,已成为纳米TiO2改性竹炭产品的重要途径和必由之路。
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