《全球铁合金网》2011-3-28:如何经济高效地开发利用太阳能?如何彻底清除室内有害物质?如何有效治理大气污染?如何变污水为甘泉?澳大利亚昆士兰大学主管科研的副校长、纳米技术首席教授、国家研究理事会功能纳米材料中心主任逯高清教授说,以领先世界的科技手段更好地解决这些关乎人类生存和发展的重要问题已成为可能。只要有相应的政策和适当的资金支持,这一切都可望在三五年内实现。
在近日的一次专访中,逯高清教授向本报记者介绍了一种普通而又特殊的物质――二氧化钛。二氧化钛俗称钛白,是一种雪白的粉末,具有很强的反光作用,通常用于白色油漆和瓷釉。由于它无毒,还是常用的食品添加剂。不久前,逯高清教授在英国《自然》杂志发表论文,论述二氧化钛经过纳米技术处理以后的独特作用。具体做法是,通过水热化学反应,把二氧化钛制作成纳米晶,也就是使其颗粒成为纳米尺度,即1/1000000000米的尺度。这时,二氧化钛的电子结构发生变化,其性能也随之改变,尤其是它的光学性能发生改变,由原来的反光变为吸光。二氧化钛纳米晶把光子吸收以后随即转化为电流。也就是说,二氧化钛纳米晶可用作太阳能发电。
现在的太阳能电池板采用单晶硅或多晶硅片制作。这种材料比较昂贵,而且其生产工艺对条件要求非常高,必须无尘操作。这方面也大大提高成本。所以,目前的太阳能发电成本比一般的火力、水力发电成本高出5―10倍,很难普遍推广。而二氧化钛就不同了,不但其材料成本和生产成本都相应低廉,而且利用二氧化钛进行太阳能发电的技术已经成熟,只要解决二氧化钛太阳能电池板的生产工艺问题,即可投入实际应用。
二氧化钛纳米晶在把光子转化为电子,形成电流的过程中产生一个个空穴,即一种羟基。这种羟基是一种载体,像电子一样可以移动。羟基一旦与水接触就可产生强劲的光催化作用,可以有效降解水中、空气中的有机化学物。这样,二氧化钛就有了另外的重要用途。人们每天饮用的水中会有这样那样的有机化学物,可能浓度很低,但长期饮用含有机化学物的水会影响健康,甚至可能致癌。利用二氧化钛对饮用水进行处理就可以使饮水安全得到保证。在大量的工业污水处理方面,光催化作用可以发挥其更为先进的技术优势。目前,工业污水处理的基本方法是,先以大池分解,用现代技术,如微生物降解的办法去处理。这一环节必不可少,但经过微生物降解之后,水中仍有大量的有机化学物残留,无法全部降解。为了达到清洁的目的,人们只好采用灭菌的办法,用紫外线、臭氧等进行灭菌。今后,人们就可以把适量的二氧化钛纳米晶放入水中,利用其强劲的光催化作用,将污水中的有机化学物彻底降解。二氧化钛光催化技术同样可以用于治理空气污染。二氧化钛纳米晶在进行光电转化过程中产生的羟基与空气中的水分起反应,可以有效降解大气中的有机化学物,从而使大气污染问题不再继续为难题。用于清除室内有害物质,可以把纳米晶涂抹在照明灯管上,利用灯光进行光催化作用,达到彻底清除室内有害物质之目的。
逯高清教授说:“二氧化钛的光电作用和光催化作用是当今世界的前沿科技。它不仅可以为我们带来经济高效的太阳能,还可以为我们重现碧水蓝天。”