李鹏程

摘 要：大气污染问题已经严重危害到人体以及动植物生命健康，因此必须采取相应治理手段降低大气污染程度，提高大气质量。本文联系实际，详细探讨了纳米光催化技术的净化原理以及在大气污染治理中的应用，希望能为相关工作带来些许帮助。

关键词：纳米光催化技术;大气污染;技术原理;具体应用

随着我国工业产业的迅猛发展与汽车数量的急剧增多，大气污染程度日益提高，各地空气中有毒有害物质不断增多，空气质量急剧下降。在此情况下，我国有关环保部门与各界卫生组织都提高了大气污染保护意识，并积极研发相应防污染技术以改善大气污染问题，实现对大气环境的有效保护。在各类治理技术中，纳米光催华技术由于适应性高、治理效果理想而受到人们的关注。下面联系实际，首先就这项大气污染治理技术做简要分析。

1 纳米光催化技术简析

纳米光催化技术的原理是：在紫外光照射下，光催化剂在通过半导体过程中会受到一定刺激而产生电子、电荷以及空穴，以此同时，催化剂表面吸附的部分水会发生分解并产生氢氧的自由基。周围的氧会在电子的作用下还原为活性离子氧，之后催化剂表面的污染物会被氧化吸附或者是被还原为二氧化碳以及水等无害物质，最终达到净化空气的目的[1]。

与其他的催化技术相比，纳米光催化技术具有更高的稳定性，并且相对绿色环保，不易对环境产生二次污染与破坏。同时随着科技的发展，纳米原料也更容易获得，这也意味着纳米光催化技术的应用成本低。经研究与实践表明，纳米材料的表面效应以及量子尺寸效应较高，因此空气中的污染物质更容易被纳米材料所吸附，催化剂在光生载流子分离机迁移的效果会更高。随着技术的日益成熟，纳米光催化技术的应用范围也更广，该项技术不仅被应用于大气污染防治，还被广泛应用于抗菌以及水污染治理等相关作业。这是因为纳米光催化技術的光电化学性能更强，光催化活性更高，且对人体无毒无害，因此是当前一项十分重要、理想的大气污染治理技术。合理应用该项技术，可让空气中的甲醛、苯等各种有毒有害物质得到降解，让大气环境的清洁度、安全性更高[2]。

2 纳米光催化技术在大气污染防治中的应用

2.1 纳米光催化技术降解大气中氮氧化物

目前，机动车尾气、石油化工以及使用油漆等一些人为活动是大气中污染物的主要来源。机动车尾气以及一些燃料中含有氮氧化物，这些物质在不加处理的情况下排放到空气中，将导致大气所含有的细颗粒物增加，物质累积到一定程度时会引起酸雨。相关研究表明，对于空气中的氮氧化物可利用纳米光催化技术来进行处理，通过处理有效减少空气中氮氧化物的含量，确保空气环境安全。在利用纳米光催化技术对大气中氮氧化物进行处理时，主要的处理与反应过程如下：

在紫外光照射条件下，空气中的氮氧化物将在二氧化钛的催化下生成硝酸根，并使硝酸根附着在催化剂表面。此时将催化剂浸入水中，硝酸根将被溶解与水，从而实现对空气中污染物质的净化，让空气质量得以提高。

2.2 纳米光催化技术降解硫化物

化工生产过程中产生的废气中一般含有大量的二氧化硫与硫化氢，这些物质会对大气造成严重污染。研究表明，当大气中的硫化氢与二氧化硫含量长时间超标时，会对人体产生很大影响。且在不加治理的情况下，二氧化硫、硫化氢与空气中其他物质反应转化成硫酸盐、硫酸，并引发酸雨与雾霾，严重影响人体与动植物生命健康。因此对于大气中的硫化氢与二氧化硫，也需要运用纳米光催化技术进行治理。二氧化钛对二氧化硫、硫化氢等物质能起到很好的催化与降解作用，可让大气中各类物质大大降低，从而提高空气质量。具体如，相关研究表明，二氧化钛对浓度在33～855（×100-6）范围内的H2S进行降解率可高达99%。具体来说，催化技术在工业废气处理中的应用优势主要表现在：对相关污染物质的处理比较彻底，且在处理废气的过程中不会产生二次污染，整个处理活动不会消耗过多能量，比较清洁环保、经济可行。

2.3 纳米光催化技术应用于二氧化碳的还原

化石燃料以及生物质燃料燃烧时会产生大量二氧化碳，当空气中的二氧化碳含量超标时，温室效应也就更加明显。近年来，全球气候变化较大，全球变暖趋势明显，这均与空气中的二氧化碳含量超标有关。因此采用纳米光催化技术对空气中二氧化碳进行降解与控制也是非常重要且必要的。利用纳米光催化技术，可将大气中的二氧化碳还原为CH2O、CH4等简单的有机物，从而实现对大气环境的净化与保护。研究与实践表明，要想进一步提高纳米光催化技术的还原与防治效果，在应用该项技术处理空气中二氧化碳时可于催化剂中掺杂特定的金属，从而达到优化防治效果的目的。

2.4 纳米光催化技术净化机动车尾气

随着社会经济的发展，私家车数量不断上升。大量的私家车与公共交通工具上路后将产生大量尾气，这些尾气中含有氮氧化物、一氧化碳以及挥发性有机物，有机细颗粒进入到空气中会导致空气质量下降，大气污染程度加剧。在传统的技术体系下，贵金属三相催化剂是最为重要的净化汽车尾气的物质。贵金属三相催化剂虽能起到一定的净化与污染防治效果，但是也存在很多缺陷，如经济成本高，安全性较低，有可能对大气以及人体造成二次伤害。因此在当前背景下有必要利用纳米光催化技术对机动车尾气进行净化与处理。在利用纳米光催化技术解决汽车尾气污染问题时，是于半柔性碱性水泥路面中加入二氧化钛催化剂，利用催化剂与水泥材料的中和反应将附着在催化剂表面的无机酸催化剂产物去除，保证催化剂的活性，让催化剂对汽车尾气中的各类污染物进行降解、去除。这种处理方式不仅可大大减小机动车尾气对大气环境的影响，而且能有效增强路面的抗滑性、耐磨性，因此整体的应用效果相对理想。在当前机动车数量不断增多，汽车尾气污染日益严重的背景下，相关部门可充分考虑将纳米光催化技术应用于长隧道、收费站以及停车场等汽车尾气排放量较大的地点，以起到较好的污染防治作用。

在利用纳米光催化技术治理汽车尾气污染的过程中需注意以下问题：汽车尾气的净化催化剂一般都为负载型催化剂，活性组分是辅助催化剂负载在载体上的，是起催化作用的组成部分。尽管辅助催化剂自身不存有催化的活性，但是其可让主要催化剂的活性提高，可让主要催化剂的寿命得到延长，让主要催化剂的催化、净化功能得到增强。在具体的净化处理作业中，需根据汽车载体材料来选择相应的催化剂，以保证整体的净化与防治效果。当前，陶瓷蜂窝载体的催化剂在汽车尾气处理中应用的较为广泛，该种催化剂以一种堇青石的物质为载体，可大大提高催化剂的活性成分，并增大催化剂与汽车尾气的接触面积，降低气流流动压力，从而提高催化剂的净化效果。

3 结语

综上所述，大气污染问题已经严重威胁到人体与种植物生命安全，因此在当前背景下应对大气污染问题加以重视。相关部门应继续加大对催化技术的研究与优化，进一步提高技术性能，让该项技术更好地服务于我国的大气环境治理工作。

参考文献

[1]龚小芝，郦和生，邱小云，孙杰.催化臭氧氧化技术及其应用[J/OL].化工环保：1-6[2020-07-03].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2215.X.20200619.1654.010.html.

[2]华庆亮，陈瑜，张寿通.丁烯醛生产废水湿式催化氧化处理技术研究[J].大连交通大学学报，2020，41（03）：68-70.