奈米技術具有極大的理論和應用價值，奈米材料被譽為“21世紀最有前途的材料”。奈米技術研究在0.1~100nm尺度範圍內物質具有的特殊效能及其應用。廣義的奈米材料是指在三維空間中，至少有一維達到奈米尺度範圍，或以其為基本單位所構成的材料[1]。奈米材料具有輻射、吸收、殺菌、吸附等特性，眾多研究表明這些新特性將在環境保護領域產生深遠的影響。本文就奈米材料及其在環境保護領域的應用進行了闡述。1奈米材料的基本性質[2,3]1.1表面效應用高倍電子顯微鏡對金超微顆粒（直徑為2.1~3μm）進行電視攝像，實時觀察發現這些顆粒沒有固定的形態，隨著時間的變化會自動形成各種形狀（如立方八面體，十面體，二十面體等）的晶型，既不同於一般固體，又不同於液體，是一種準固體。在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子彷彿進入了“沸騰”狀態，尺寸大於10μm後才看不到這種顆粒結構的不穩定性，這時微顆粒具有穩定的結構狀態。超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可採用表面包覆或有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層，確保表面穩定化。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料。1.2小尺寸效應隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產生特殊的光學、熱學、磁學、力學、聲學、超導電性、介電效能以及化學效能等一系列新奇的性質。2奈米材料在大氣汙染治理方面的應用2.1空氣中硫氧化物的淨化二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影響人類健康的有害氣體，如果在燃料燃燒的同時加入奈米級催化劑不僅可以使煤充分燃燒，不產生一氧化硫氣體，提高能源利用率，而且會使硫轉化成固體的硫化物。如用奈米Fe2O3作為催化劑，經奈米材料催化的燃料中硫的含量小於0.01%，不僅節約了能源，提高能源的綜合利用率，也減少了因為能源消耗所帶來的環境汙染問題，而且使廢氣等有害物質再利用成為可能。2.2汽車尾氣淨化汽車尾氣排放直接汙染人們的生活空間及呼吸層，對人體健康影響極大。開發替代燃料或研究用於控制汽車尾氣對大氣汙染材料，對淨化環境具有重要的意義。用奈米複合材料製備與組裝的汽車尾氣感測器[4]，透過汽車尾氣排放的監控，可及時對超標排放進行報警，並透過調整合適的空燃比，減少富油燃燒，達到降低有害氣體排放和燃油消耗的目的。奈米稀土鈦礦型複合氧化物對汽車尾氣所排放的NO、CO等具有良好的催化轉化作用，可以替代昂貴的重金屬催化劑用作汽車尾氣催化劑。2.3室內空氣淨化新裝修房間空氣中的有機物濃度大大高於室外，而光催化劑可以很好地降解甲醛、甲苯等汙染物，奈米TiO2的降解效果最佳。奈米TiO2經光催化產生的空穴和形成於表面的活性氧膜化能與細菌細胞或細胞內組成成分進行生化反應，使細菌頭單元失活而導致細胞死亡，並且使細菌死亡後產生的內毒素分解，即利用奈米TiO2的光催化效能不僅能殺死環境中的細菌，而且能同時降解由細菌釋放出的有毒複合物[5]。在醫院的病房、手術室及生活空間安放奈米TiO2光催化劑可具有殺菌、除臭作用。3在水汙染治理方面的應用3.1處理無機汙染廢水汙水中的重金屬對人體的危害很大，重金屬的流失也是資源的浪費。奈米粒子能對水中的重金屬離子透過光電子產生很強的還原能力[6]。如奈米TiO2能將高氧化態汞、銀、鉑等貴重金屬離子吸附於表面，井將其還原為細小的金屬晶體，既消除了廢水的毒性，又回收了貴重金屬。3.2處理有機汙染廢水大量研究表明奈米TiO2等作為光催化劑，在Sunny下催化氧化水中的有機汙染物，使其迅速降解。至今為止己知奈米TiO2能處理80餘種有毒汙染物，它可以將水中的各種有機物很快完全催化氧化成水和CO等無害物質圖。例如Pintar等在間歇式反應器中奈米Ru/TiO2作催化劑，對酸性或鹼性牛皮紙漂白廢水進行光催化降解，廢水中的有機總碳TOC的去除率可達到99.6%，並使廢水完全脫色。經光催化溼空氣氧化處理後的工廠廢水對弧菌的毒性的實驗表明，用該方法處理後的工廠漂白廢水完全可以進一步生物降解。3.3自來水的淨化處理新型奈米級淨水劑[7]的吸附能力
奈米技術具有極大的理論和應用價值，奈米材料被譽為“21世紀最有前途的材料”。奈米技術研究在0.1~100nm尺度範圍內物質具有的特殊效能及其應用。廣義的奈米材料是指在三維空間中，至少有一維達到奈米尺度範圍，或以其為基本單位所構成的材料[1]。奈米材料具有輻射、吸收、殺菌、吸附等特性，眾多研究表明這些新特性將在環境保護領域產生深遠的影響。本文就奈米材料及其在環境保護領域的應用進行了闡述。1奈米材料的基本性質[2,3]1.1表面效應用高倍電子顯微鏡對金超微顆粒（直徑為2.1~3μm）進行電視攝像，實時觀察發現這些顆粒沒有固定的形態，隨著時間的變化會自動形成各種形狀（如立方八面體，十面體，二十面體等）的晶型，既不同於一般固體，又不同於液體，是一種準固體。在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子彷彿進入了“沸騰”狀態，尺寸大於10μm後才看不到這種顆粒結構的不穩定性，這時微顆粒具有穩定的結構狀態。超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可採用表面包覆或有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層，確保表面穩定化。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料。1.2小尺寸效應隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產生特殊的光學、熱學、磁學、力學、聲學、超導電性、介電效能以及化學效能等一系列新奇的性質。2奈米材料在大氣汙染治理方面的應用2.1空氣中硫氧化物的淨化二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影響人類健康的有害氣體，如果在燃料燃燒的同時加入奈米級催化劑不僅可以使煤充分燃燒，不產生一氧化硫氣體，提高能源利用率，而且會使硫轉化成固體的硫化物。如用奈米Fe2O3作為催化劑，經奈米材料催化的燃料中硫的含量小於0.01%，不僅節約了能源，提高能源的綜合利用率，也減少了因為能源消耗所帶來的環境汙染問題，而且使廢氣等有害物質再利用成為可能。2.2汽車尾氣淨化汽車尾氣排放直接汙染人們的生活空間及呼吸層，對人體健康影響極大。開發替代燃料或研究用於控制汽車尾氣對大氣汙染材料，對淨化環境具有重要的意義。用奈米複合材料製備與組裝的汽車尾氣感測器[4]，透過汽車尾氣排放的監控，可及時對超標排放進行報警，並透過調整合適的空燃比，減少富油燃燒，達到降低有害氣體排放和燃油消耗的目的。奈米稀土鈦礦型複合氧化物對汽車尾氣所排放的NO、CO等具有良好的催化轉化作用，可以替代昂貴的重金屬催化劑用作汽車尾氣催化劑。2.3室內空氣淨化新裝修房間空氣中的有機物濃度大大高於室外，而光催化劑可以很好地降解甲醛、甲苯等汙染物，奈米TiO2的降解效果最佳。奈米TiO2經光催化產生的空穴和形成於表面的活性氧膜化能與細菌細胞或細胞內組成成分進行生化反應，使細菌頭單元失活而導致細胞死亡，並且使細菌死亡後產生的內毒素分解，即利用奈米TiO2的光催化效能不僅能殺死環境中的細菌，而且能同時降解由細菌釋放出的有毒複合物[5]。在醫院的病房、手術室及生活空間安放奈米TiO2光催化劑可具有殺菌、除臭作用。3在水汙染治理方面的應用3.1處理無機汙染廢水汙水中的重金屬對人體的危害很大，重金屬的流失也是資源的浪費。奈米粒子能對水中的重金屬離子透過光電子產生很強的還原能力[6]。如奈米TiO2能將高氧化態汞、銀、鉑等貴重金屬離子吸附於表面，井將其還原為細小的金屬晶體，既消除了廢水的毒性，又回收了貴重金屬。3.2處理有機汙染廢水大量研究表明奈米TiO2等作為光催化劑，在Sunny下催化氧化水中的有機汙染物，使其迅速降解。至今為止己知奈米TiO2能處理80餘種有毒汙染物，它可以將水中的各種有機物很快完全催化氧化成水和CO等無害物質圖。例如Pintar等在間歇式反應器中奈米Ru/TiO2作催化劑，對酸性或鹼性牛皮紙漂白廢水進行光催化降解，廢水中的有機總碳TOC的去除率可達到99.6%，並使廢水完全脫色。經光催化溼空氣氧化處理後的工廠廢水對弧菌的毒性的實驗表明，用該方法處理後的工廠漂白廢水完全可以進一步生物降解。3.3自來水的淨化處理新型奈米級淨水劑[7]的吸附能力