ZnO等过渡金属氧化物纳米粒子的制备及光催化性质研究(4)
1.2.5 精细陶瓷品工业
陶瓷工业是纳米ZnO的一大用途。利用纳米ZnO的体积效应、表面效应和高分散能力，在低温低压下，可以把纳米ZnO作为陶瓷品的原料直接掺杂使用，生产出外观光亮、性能优异、质地致密陶瓷制品，并可使陶瓷制品的烧结温度降低400～600℃，简化生产工序，降低能耗；同时，掺在陶瓷制品中的纳米ZnO又具有分解有机物、抗菌除臭的作用，能极大地提高产品质量，故纳米ZnO可用于制作高档卫生陶瓷洁具，如瓷砖、浴缸等[31]。
1.2.6 用于荧光体和电容器
纳米ZnO是唯一可在低压电子射线下发荧光的物质,光色为红色和蓝色。添加了ZnO、TiO2 、MnO2等的陶瓷微粉，经高温烧结而成为具有高介电常数且表面微细平滑的片状体,是制造陶瓷电容器的原料 28,29,30]。
1.2.7 大气污染治理
大气污染一直是各国政府亟需解决的难题，空气中超标的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物等有害气体影响人类的健康，纳米材料和纳米技术的应用能解决这些气体污染物的来源问题。将纳米ZnO粒子添加到脱硫剂中，发现纳米ZnO粒子不仅可以与烟气中的H2S发生反应，还可以有效的提高脱硫剂的反应活性，增加脱硫剂的使用寿命[32]。
1.2.8 用于橡胶工业和涂料工业
纳米ZnO与其它纳米材料配合用于建筑内外墙乳液涂料及其他涂料中,使涂层具有屏蔽紫外线、吸收红外线及抗菌防霉作用,同时还具有增稠作用,以提高颜料分散的稳定性。纳米ZnO还是制造高速耐磨橡胶制品的原料,如飞机轮胎、高级轿车用的子午线胎等。[16-21]
1.2.9 用于隐身技术——雷达波吸收材料
雷达波吸收材料(简称吸波材料)是指能有效地吸收入射雷达波并能使其散射衰减的一种功能材料[16]。纳米ZnO等金属氧化物由于质量轻、颜色浅、厚度薄、吸波能力强等优点，已成为吸波材料研究的热点之一，是一种有发展前途的新型军用雷达波吸收剂,。
1.3 纳米ZnO光催化反应机理
光催化法是20世纪80年代发展起来的新型水处理技术，即以某些半导体材料为催化剂，利用光催化法来降解环境污染物。与传统水处理技术中以污染物的分离、浓缩以及相转移等为主的物理方法相比，具有明显的节能、高效、污染物降解彻底等优点[33]。
纳米ZnO作为一种半导体材料，导带和价带之间存在带隙，它的禁带宽度是3.37eV，当用波长低于380nm的紫外线照射时，价带电子会受激跃迁到导带，从而形成导带电子e-，价带形成空穴h+，产生空穴-电子对，形成的空穴-电子对会在随后发生分离，光生电子和空穴在复合前都拥有足够长的寿命，这使得它们能够迁移到催化剂的表面并且与吸附在那里的水、氧气等物质发生能量和电荷交换，产生具有强氧化性的•OH、H2O2、O2-等物种，这些基团都是直接参与化学反应的活性物质，但是也不能排除光生电子和空穴直接与反应基质产生作用的可能性，最终有机污染物被降解矿化成无毒的H2O和CO2[37]。具体的反应方程可以概括为：
（1） 载流子的产生
ZnO+hv → e-+h-
（2） 载流子的俘获
h++OH- → •OH
h++H2O → •OH+H+
O2(ad)+e- → O2-(ad)
H++O2-(ad) → HO2•
2O2-(ad)+H2O → O2+HO2-+OH-
HO2-+h+ → HO2•
2HO2• → O2+H2O2
HO2•+ e- +H+ → H2O2
H2O2+ e- → •OH + OH-
H2O2 + O2- →•OH + OH- + O2
(3)载流子的复合
e- + h+ → △