Photocatalysis 光触媒；光催化 From Wikipedia, the free encyclopedia (Redirected from Photocatalyst) Jump to: navigation, search In chemistry, photocatalysis is the acceleration of a photoreaction in the presence of a catalyst. In catalysed photolysis, light is absorbed by an adsorbed substrate. In photogenerated catalysis, the photocatalytic activity (PCA) depends on the ability of the catalyst to create electron–hole pairs, which generate free radicals (hydroxyl radicals: ·OH) able to undergo secondary reactions.（在催化光解反应中，光催化性能取决于催化剂创造能够进行二次反应的电洞对的能力。） Its comprehension has been made possible ever since the discovery of water electrolysis by means of the titanium dioxide. Commercial application of the process is called Advanced Oxidation Process (AOP). There are several methods of achieving AOP's, that can but do not necessarily involve TiO2 or even the use of UV light. Generally the defining factor is the production and use of the hydroxyl radical.（这个过程的商业应用被称为高级氧化过程。很有多方法能够实现高级高级氧化过程，其中并不一定需要二氧化钛，也甚至不需要使用紫外线。一般而言，取决定性作用的因素是氢氧自由基的制造和使用。） Contents [hide] 1 Applications 2 See also 3 References 4 External links [edit] Applications 应用 Conversion of water to hydrogen gas by photocatalytic water splitting.[1] 通过光催化水解将水转换成氢气。An efficient photocatalyst in the UV range is based on a sodium tantalum oxide NaTaO with cocatalyst nickel oxide. The surface of the sodium tantalum oxide crystals is grooved with so called nanosteps that is a result of doping with lanthanum (3-15 nm range, see nanotechnology). The NiO particles which facilitate hydrogen gas evolution are present on the edges, the oxygen gas evolves from the grooves. Use of titanium dioxide in self-cleaning glass. 使用二氧化钛制造自洁净玻璃。Free radicals[2] generated from TiO2 oxidize organic matter.[3] Disinfection of water by titanium dioxide photocatalysis.[4] 使用二氧化钛给水消毒。 Oxidation of organic contaminants using magnetic particles that are coated with titanium dioxide nanoparticles and agitated using a magnetic field while being exposed to UV light.[5] 在紫外线下，用磁场搅动覆盖二氧化钛纳米粒子的磁性粒子，来氧化有机污染物。 Conversion of carbon dioxide into gaseous hydrocarbons using titanium dioxide in the presence of water.在有水的情况下，使用二氧化钛将二氧化碳转换成气态的碳氢化合物。[6] As an efficient absorber in the UV range, titanium dioxide nanoparticles in the anatase and rutile phases are able to generate excitons by promoting electrons across the band gap. The electrons and holes react with the surrounding water vapor to produce hydroxyl radicals and protons. At present, proposed reaction mechanisms usually suggest the creation of a highly reactive carbon radical from carbon monoxide and carbon dioxide which then reacts with the photogenerated protons to ultimately form methane. Although the efficiencies of present titanium dioxide based photocatalysts are low, the incorporation of carbon based nanostructures such as carbon nanotubes[7] and metallic nanoparticles[8] have been shown to enhance the efficiency of these photocatalysts. Sterilise surgical instruments and remove unwanted fingerprints from sensitive electrical and optical components.[9]给手术器械消毒，从精密的电子或光学元件上 消除指纹。

这个过程的商业应用被称为高级氧化过程。很有多方法能够实现高级高级氧化过程，其中并不一定需要二氧化钛，也甚至不需要使用紫外线。 所以说，有些产品不用紫外线是可能的。

http://www.cas.cn/xw/kjsm/gjdt/200911/t20091119_2663592.shtml 小鼠实验证实二氧化钛纳米粒子具有可遗传毒性 再次引发对纳米粒子安全性的关注 文章来源：科技日报 作者 刘海英 发布时间：2009-11-19 【字号： 小 中 大 】 　　美国科学家综合研究后得出结论，在日常生活中随处可见的二氧化钛（TiO2）纳米粒子，会造成小鼠全身性遗传损伤。该发现再次引起了对纳米粒子安全性的关注。相关研究成果发表在近期的《癌症研究》杂志上。 　　过去，二氧化钛纳米粒子被视为是无毒的，因为它们不会激起化学反应。但美国加州大学洛杉矶分校强森综合癌症研究中心病理学、放射肿瘤学和环境卫生科学教授罗伯特·席斯特尔的研究表明，二氧化钛纳米粒子一旦进入体内，会在不同器官中累积，导致单链和双链DNA断裂，并造成染色体损伤以及炎症，从而增加患上癌症的风险。 　　研究人员给实验小鼠的饮用水中加入了二氧化钛纳米粒子，在饮用这种水后的第五天，小鼠体内便呈现出遗传损伤。 　　席斯特尔指出，钛本身具有化学惰性，但当粒子变得越来越小后，反过来其表面相应会变得越来越大，粒子表面与环境间相互作用，会引发氧化应激反应。这些粒子太小，可以到达身体的任何部位，甚至可以穿过细胞，并干扰亚细胞机制，而身体却没有办法来消除它们。 　　这是一种新型的毒性机制，亦是一种物理化学反应。“可能某些自发性癌症就与暴露在这些粒子之中有关。”席斯特尔说，“对于这些纳米粒子，有些人会比其他人更敏感。我认为人们对这些纳米粒子的毒性研究还不充分。” 　　席斯特尔称，研究首次显示了纳米粒子具有如此效果。他说：“这是第一个关于二氧化钛纳米粒子引发的遗传毒性的全面研究，这种遗传毒性可能由与发炎或氧化应激相关的次级机制引发的。目前这些纳米颗粒的应用在逐渐扩大，此类发现引起了对于其潜在健康危害的关注。” 　　席斯特尔指出，二氧化钛纳米粒子的制造是一个庞大的产业，年产量大约200万吨。不仅在油漆、化妆品、防晒油和维生素中含有这种粒子，在牙膏、食用色素、营养品以及其他数百种个人护理产品中都可以找到它的身影。席斯特尔建议人们使用乳液防晒油，因为纳米粒子不能通过皮肤，而喷雾防晒产品可能被吸入体内，使得纳米粒子在肺部聚积。 　　接下来，席斯特尔和他的小组将继续研究，分析有DNA修复缺陷的老鼠暴露在这种纳米粒子环境下的状况，希望能找到一种方法来预测哪些人会对这类纳米粒子特别敏感。

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预防医学论坛 > 2007年2期 > 吸入纳米和微米二氧化钛颗粒对雄性大鼠精子及其功能的影响 吸入纳米和微米二氧化钛颗粒对雄性大鼠精子及其功能的影响 Study on the Effect of Nanosized and Microsized Titanium Dioxide for Spermatogenesis Function of Male Rats [目的]比较雄性大鼠吸入纳米二氧化钛(nm-TiO2)与微米二氧化钛(nm-TiO2)对其生精功能的影响并探讨其作用机制.[方法]45只雄性Wistar大鼠随机分为5组,分别为nm-TiO2 100 mg/m3和300 mg/m3组,μm-TiO2 100 mg/m3和300 mg/m3组和对照组.动物隔天在装有风扇扬尘的静式染毒柜中吸入染毒2 h,对照组不扬尘,只吸入空气.65 d后,测定附睾尾精子数量、活动度和畸形率,睾丸组织中乳酸脱氢酶同工酶-C4(LDH-C4)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性、丙二醛(MDA)含量和血清中MDA、SOD及8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)水平.[结果]nm-TiO2致大鼠精子数量下降、LDH-C4活力下降和8-OHdG水平增加程度显著高于同剂量μm-TiO2组(P＜0.05);nm-TiO2可致大鼠精子活动度、睾丸组织SDH和SOD活力下降,精子畸形率和MDA生成量升高(P＜0.05),但与同剂量μm-TiO2组比较无显著性差异(P＞0.05).[结论]nm-TiO2和μm-TiO2对雄性大鼠生精功能影响存在差异,nm-TiO2致生殖损伤能力强于同剂量水平的μm-TiO2.

毒理学杂志 2 0 0 6年 l 0月第 2 0卷第 5 期 纳米二氧化钛颗粒毒理学进展 应贤平 ， 仲伟鉴 ( 上海市疾病预防控制 中心毒物危害分子基 因检测实验室， 上海 2 0 0 3 3 6 ) 纳米颗粒( 直径 <1 0 0 a m) 产生有 自然和人为 2种 类型， 后者又分故意( 纳米技术 ) 和非故意( 燃烧 ) 2种 方式 。在生物进化过程中， 适存 的生物 已适应 以自然 类型产生的纳米颗粒 ； 但人为类型， 尤其是为特定功能 而故意设计可控制大小及形状 的纳米技术广泛应用 ， 对整个生物系统的影响将是非常巨大的…。至少一维 在纳米尺度范围内( 1～1 0 0 a m) ， 通过操纵原子、 分子 、 原子团或分子团使其重新排列组合成新物质的技术称 为纳米技术( n a n o t e e h n o l o g y ) 。用纳米技术生产的纳米 级二氧化钛( T i O： ) 作为一种新型光催 化剂、 抗紫外线 剂和光 电效应剂等 。以其神奇 的功能 ， 将在抗菌防 霉、 排气净化、 脱臭、 水处理 、 防污、 耐候 抗老化和汽车 面漆领域显示广泛的应用前景 。 目前 国内涉足纳米 T i O ，生产的公司就有 1 0家以上 ， 总生产能力在 1千吨 以上 。T i O ： 是一种重要 的半导体氧化物 ， 常规尺寸下 T i O ：毒性很小， 可以作为食品添加剂( 着色剂 ) ， 在非碳 酸饮料、 膨化食品和油炸食 品中含量可以达到 1 0 g ／ L 。 但到纳米级状态后生物学效应也发生根本性 的改变。 现就纳米 T i O ：颗粒毒理学近展进行简述 。 3 毒性作用 纳米 T i O 颗粒毒性测定大都来 自体外… 和动物 体内试验， 主要指标仍停 留在对试验动物支气管肺泡 灌 洗 液 和 肺 组 织 进 行 的 一 些 常 规 毒 理 学 检 查。 R e n w i e k 等¨ 用 1 2 5或 5 0 0／ * g等重量 2 9 n m T i O 2颗粒 和 2 5 0 n m T i 0 2颗粒分别气管内滴注 2 4 h后对支气管 肺泡灌洗液中细胞总数 、 巨噬细胞吞噬和趋化功能、 反 映上皮细胞损伤的 7 一 谷 氨酰转肽酶活力、 反映细胞毒 性的乳酸脱氢酶活力和总蛋白含量进行测定分析 ， 结 果肺泡 巨噬细胞吞噬百分率两者相 同外 ， 其余各项毒 性指标 高剂量 组纳米 T i O 颗粒均有显 著改变 ， 而细 T i O 颗粒与对 照差异不明显u 。这种毒性表 现差异 可能与其表面积大小有关 ； 2 5 0 n mT i 0 2颗粒表面积只 为 6． 6 m 2 ／ g ， 而 2 9 n mT i 0 2颗粒表面积达到 4 9 ． 7 8 m2 ／ g 。 B e r m u d e z 等¨ 用平均 2 1 n m T i O 颗粒 在大 鼠、 小 鼠和 地鼠上进行 了 9 0 d吸人试验 ， 设有 0 ． 5 、 2 ． 0 、 1 0 mg ／ m3 纳米 T i O 组， 染毒过程 中形成气溶胶测得平均空气动 力学直径为 1 ． 3 7 m； 每天 6 h ， 每周 5 d ， 染毒 1 3周结 束时及在恢复期第 4 、 1 3 、 2 6和 5 2周( 地 鼠 4 9周) 检查 肺及关联淋巴结中颗粒含量和包括炎症 、 细胞毒性 、 肺 细胞增殖和组织病理变化等 的肺反应 ， 结果 3种动物 在暴露刚结束时保留在肺中纳米 T i O 颗粒含量最多， 并随着剂量增加而增多 ； O． 5- 1 g ， r n 3剂量组大 鼠每 g肺 为 0 ． 4 5 n a g纳 米 o 2颗粒 ， 小 鼠为 0 ． 3 9 n a g ， 地 鼠为 0 ． 1 9 r a g ； 2 I l 1 g ， r n 3剂量组大 鼠每 g肺为 1 ． 7 0 n a g纳米 T i O2 颗粒 ， 小 鼠为 1 ． 4 5 mg ， 地 鼠为 0． 5 9 n a g ； 1 0 I I l g ， r r I 3 剂量 组大 鼠每克肺 为 1 1 n a g纳米 1 r i o 2颗 粒， 小 鼠为 1 0． 5 n l g ， 地鼠为 2 n a g 。暴露后随着时间延长肺 中纳米 T j o 2 颗粒 含量降低 。在恢 复期结束 时 ， 高剂量 组 1 O m s ／ r n 3 大 鼠、 小 鼠和地 鼠滞 留在肺部颗粒量分别 占染 毒量的 5 7 ％、 4 5 ％和 3 ％， 中、 低剂量组在小 鼠和地 鼠 中没有发现滞 留现象， 只有在大鼠仍滞 留 2 5 ％和 1 0％。低、 中、 高不同剂量组在大 鼠、 小鼠、 地 鼠中肺滞 留半减期分别 为 6 3 、 1 3 2 、 3 9 5 ； 4 8 、 4 0 、 3 1 9 ； 3 3 、 3 7 、 3 9 d 。 提示高剂量组大鼠和小 鼠要清除这些颗粒所需时间超 过其寿命 ， 因此肺负担过重 。随着恢 复期延长 ， 大 鼠 中、 高剂量组和小 鼠高剂量组肺关联 淋巴结纳米 T i O 颗粒含量呈线性增加 ， 恢复期第 5 2周时， 高剂量组大 鼠达到 5 5 0／ * g ， 小 鼠达到 1 0 0／ * g 。地鼠肺关联淋 巴结 纳米 T i O ，颗粒含量没有一个剂量组超过最低可检测 剂量( MD C ) 2 ． 0 9 t t g 。暴露结束时大鼠支气管肺泡灌洗 液总细胞数为 5 ． 3×1 0 个 ， 小 鼠为 4 ． 7×1 0 个， 均 比 相应对照高出近 3倍。随着恢复期延长 ， 细胞 总数逐 渐下降， 大 鼠恢复期第 2 6周 、 小 鼠第 5 2周 与对照相 比， 差异仍 有统计 学意 义。细 胞构 成 中巨噬细 胞 占 8 0 ％ ～9 0％， 其次是中性细胞 ， 还有少量淋巴细胞。大 鼠高剂量组总蛋白可 以在恢复期第 4周和乳酸脱氢酶 可以在恢复期第 1 3周分别达到 2 2 3 t * g ／ n ~和 8 3 U ／ L ， 与对照组 比较 ， 差异有统计学意义。用溴脱氧尿嘧啶 ( B r d u ) 标记测定终末细支气管和肺泡细胞增殖 ， 大 鼠 高剂量组在恢复期第 1 3周肺 泡细胞增殖仍然有明显 增加。组织病理显示纳米 T i O 颗粒对大 鼠诱导损伤 存在剂量一 时间依赖关系； 低剂量组仅表现肺泡 巨噬细 胞内有纳米 T i O 颗粒 ， 并在肺部积聚。中剂量组损伤 表现在吞噬纳米 T i O 颗粒的巨噬细胞成 团积聚在胸 膜下部位和腺泡中心( c e n t f i a e i n a r ) 区， 而这样的巨噬细 胞积聚可 以导致 Ⅱ型肺泡上皮 细胞 的轻度肥大 和增 生 ， 在恢复期还可以观测 到肺 间质 中这种变化 。高剂 量组在恢复期第 l 3周仍然可见进行性较严重上皮增 生变化 ， 包括腺泡中心 区( 肺泡上皮细支气管化 ) 与吞 噬纳 米 T i O 颗 粒 的 巨 噬 细 胞 积 聚 相 关 的 化 生 ( me t a p l a s t i a ) 变。虽然大部分上皮增生性损伤 随着恢 复期延长逐渐退化 ， 但在最后第 5 2周仍可发现中度纤 维化组织形成相关病灶。此前作者用同样方式曾进行 过对直径在 0． 1～2 ． 5 b t m细颗粒型 ( f i n e mo d e ) 色素级 1 r i o 2 颗粒 9 0 d吸人试验 ， 形成气溶胶后测得平均空气 动力学直径为 1 ． 4 4 t t m， 与上述纳米 T j ( ) 2颗粒气溶胶 平均空气动力学直径 1 ． 3 7 t t m相近。但结果二者却是 不相 同 的，1 0 mg ／ m 3纳 米 T i O 颗 粒毒 性 相 当于 5 O t a g ／ T r I 3 色 素级 T i O 颗粒¨ 。2 4个 月长期 暴露平 均剂 量 1 0 m g ／ m 3纳米 T i O 颗粒最终可以导致 Wi s t a r大 鼠 肺部恶性肿瘤发生“ 。 4 剂 量． 反应 关 系 目前 ， 毒理学研究采用剂量均 以质量为基础 ， 但颗 粒化学尤其是表面化学作用提示相同质量而不同结构 会有不一样 的毒性反应。一般纳米 T i O 存 在 3种晶 体结构 ： 金红石型、 锐钛矿型和板钛矿型。 目前， 常用 为金红石和锐钛矿 2种晶型 ， 外观均为 白色粉末状 ， 化 学性质稳定 、 不溶于水、 有机酸和弱无机酸 ， 可溶于硫 酸、 碱和氢氟酸。由于纳米级颗粒许多理化特性发生 了变化 ， 生物学作用也发生了转变。随着 T i O 颗粒直 径缩小， 表面分子数呈现指数级别增加 。以相同质量 为剂量 ， 在大鼠、 小鼠气管内滴注 T i O ( 2 0 n m) 产生肺 炎症中性粒细胞反应 ( 滴注后 2 4 h测定肺灌洗液 ) 比 T i O ( 2 5 0 n m) 大 ， 2种颗粒 剂量． 反应关系 曲线形状不 一 样 。然而滴注剂量 以颗粒表面积表示 时， 2种颗粒 肺中中性粒细胞反应 出现相同剂量一 反应关 系曲线形 状 ， 提示对相同化学性质而不同大小颗粒， 以颗粒表面 积作为剂量 比颗粒质量或数量要好。把颗粒表面剂量 对肺重进行均一化处理后 在大、 小 鼠中显示 的炎症反 应关系完全一致 ， 因此在描述不同大小 吸入 固体颗粒 毒性作用时以表面积作为剂量表示的剂量． 反应关 系 比质量更适合 、 重复性更好 。因此有人建义纳米毒理 学( n a n o t o x i c o l o g y ) 研究采用颗粒表面积作 为剂量参 数 而不是质量 ， 因为， 固体颗粒表面才是与细胞膜和亚细 胞结构作用发 生部位 ， 导致生物 学或毒理学 反应所 在H 。颗粒表面修饰、 溶解度或其他变化可以改变这 种反应 。 纳米技术是柄双刃剑。高科技纳米材料生产使用 可能给人们带来潜在 的健康危害负面影响 ， 纳米毒理 学是专门研究纳米颗粒或材料毒性 的学科 ， 纳米颗粒 毒理学研究资料是国家建立纳米材料安全性研究和使 用法规 的科学依据。纳米技术发展为纳米毒理学研究 提供物质基础 ， 而纳米毒理学研究结果 又为纳米技 术 发展指明方 向， 因此二者是相互促进 、 必须一起协调发 展 ， 才能更好地完成科学技术造福于人类 的 目的和任 务。对纳米材料危害性 的研究 ， 不会影 响纳米技术的 发展 ， 有可能指导重新设计 、 制造 毒性较小 的纳 米材 料 。

如果以“纳米二氧化钛”和“毒”为关键字搜索，可以找出太多的研究成果，证明纳米二氧化钛对人体有害。不信各位可以一试。 我可不想因为想去毒，反而中了毒。我看算了吧。

这么大段的文字，我已经晕了~~

综合一下，二氧化钛本身是惰性的无毒的，有了纳米技术以后，工业用途增加了，涂料、废水处理、杀菌、化妆品、食品添加剂和生物医用陶瓷材料等与日常生活紧密相关的领域。简单调查，发现防晒霜、火锅底料。。。好多跟我们日常相关的东西都含有纳米二氧化钛。 但是，制成了纳米级后，将不可避免地进入环境和生态系统中引起相应的生物学效应（毒理学）。现在已知了纳米TiO2对物体（皮肤、肺、肝、肾和脑）、细胞（细胞膜、细胞生长和凋亡）和生态系统的影响。 天哪，怎么活？！ 在生物进化过程中，适存的生物已适应以自然类型产生的纳米颗粒；但人为类型， 尤其是为特定功能而故意设计可控制大小及形状的纳米技术广泛应用，对整个生物系统的影响将是非常巨大的…

那。。。叶子爸爸最终决定用还是不用？？