纳米科学技术复习提纲.docx
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纳米科学技术复习提纲
纳米技术复习提纲
1.掌握纳米、纳米尺度
纳米尺度：
1-100nm范围内的几何尺度。
纳米技术：
指在纳米尺寸范围内认识和改造自然，研究1-100nm之间的物质组成体系的运动规律和功能特性。
2.掌握纳米材料（定义、含义、分类）
纳米材料的定义
几何尺寸、组成相或晶粒结构的尺寸控制在1-100纳米范围的具有特殊功能的材料。
两层含义：
1.至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒；
2.尺度效应：
即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性。
按结构（维度）分为4类：
（1）0维材料quasi-zerodimensional—三维尺寸为纳米级（100nm）以下的颗粒状物质。
（2）1维材料—线径为1—100nm的纤维（管）。
（3）2维材料—厚度为1—100nm的薄膜。
（4）3维纳米材料——纳米相材料。
（5）纳米介孔材料（孔径为纳米级）。
按组成分类：
纳米金属、纳米无机非金属、纳米高分子材料、复合纳米材料
按晶体状态分类：
纳米晶体、纳米非晶体
按材料物性分类：
纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性光学材料、纳米铁电体、纳米超导材料、纳米热电材料
按应用分类：
纳米电子材料、纳米光电子材料、纳米生物医学材料、纳米敏感材料、纳米储能材料
3.了解纳米材料的四种特性
当物质小到1~100nm（10-9~10-7m）时,由于其巨大的表面及界面效应,晶界原子达到15-50%，物质的很多性能发生质变,呈现出许多既不同于宏观物体,也不同于单个孤立原子的现象。
量子尺寸效应、小尺寸效应、表面与界面效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应
量子尺寸效应：
随着粒子中原子数的减少，金属Fermi能级附近的电子能级由连续状态分裂为分立状态，能级的平均间距与粒子中的电子数成反比，在能级间距大于热能、磁能、静电能、光子能量以及超导态的凝聚能时，就会产生与宏观物体不同的所谓量子效应（QuantumEffect），被科学界称做Kubo效应。
小尺寸效应：
当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应（也称体积效应）。
表面与界面效应：
纳米颗粒由于尺寸小、表面积大、表面能高、表面原子占比大，活性极高，极不稳定，遇到其他原子时很快结合，使其稳定化，称为表面效应。
宏观量子隧道效应：
当两个超导体之间设置一个绝缘薄层构成SIS（Superconductor-Insulator-Superconductor）时，电子可以穿过绝缘体从一个超导体到达另一个超导体，称为宏观量子隧道效应。
介电限域效应：
介电限域效应是纳米微粒分散在异质介质中由于界面引起的体系介电增强的现象，主要来源于微粒表面和内部局域场强的增强。
4.了解光学显微镜不能观察纳米尺度的原因。
分辨率，光子，离子，电子，质子分辨率差异。
光的波动性限制了光学显微镜的分辨率
1.分辨率：
光的波动性限制了光学显微镜的分辨率。
光在通过显微镜的时候要发生衍射—简单的说，物体上的一个点在成像的时候不是一个点，而是一个衍射光斑。
如果两个衍射光斑靠得太近，你就没法把它们分辨开来。
显微镜的放大倍数再高也无济于事了。
对于使用可见光作为光源的显微镜，它的分辨率极限是0.2微米。
任何小于0.2微米的结构都没法识别出来。
2.波长越短，粒子性越强，越有利于放大成像。
运动的粒子具有波动性，而且速度越快，它的“波长”就越短。
如果能把电子的速度加到足够高，并且汇聚它，就有可能用来放大物体。
提高显微镜分辨率的途径之一就是用粒子束来代替光。
光子束：
可见光光子波长较长（390~770nm），衍射形成的点远大于1nm。
离子束：
离子束在某些条件下可实现解析度为10nm。
电子束：
电子显微镜一直作为亚微米尺度内科学研究工作的重要工具，现在能够给纳米结构中的单个原子成像，并具有亚埃的解析度。
5.电子显微镜（分类、缩写、组成、优点）
扫描电镜，透射电镜组成
二次电子、背散射电子、X射线衍射的产生与成相特点。
电子显微镜分类：
扫描电子显微镜SEM，透射电子显微镜TEM
扫描电镜组成：
电子光学系统、真空系统和电源系统、信号收集及显示系统
透射电镜组成：
电子源、电磁透镜系统（聚焦透镜、物镜、和投影透镜）、样品架、成像系统
电子显微镜相对于显微镜的优点：
a.高的分辨率。
由于超高真空技术的发展，场发射电子枪的应用得到普及，现代先进的扫描电镜的分辨率已经达到1纳米以下；
b.放大倍数在20-20万倍之间连续可调；
c.很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构；d.配有X射线能谱仪装置，这样可以同时进行显微组织形貌的观察和微区成分分析。
二次电子：
指被入射电子轰击出来并离开样品表面的核外电子。
二次电子一般都在表面5-10nm深度发射出来，对样品表面形貌十分敏感（分辨率较高），能有效显示样品表面形貌。
成相特点：
二次电子像分辨率高、无明显阴影效应、场深大、立体感强，是扫描电镜的主要成像方式，适用于粗糙样品表面的形貌观察。
（不能进行微区成分分析）
背散射电子：
背散射电子是被固体试样反弹回来的一部分入射电子，因而也称为反射电子或初级背散射电子。
背散射电子像既可以用来显示形貌衬度，也可以用来显示成分衬度。
成像特点：
a.分辨率远比二次电子低。
因为背散射电子在一个较大作用体积内被入射电子激发出来，成像单元变大是分辨率降低的原因。
b.背散射电子的能量很高，以直线轨迹逸出样品表面，对于背向检测器的样品表面，无法收集背散射电子而变成一片阴影，因此图像上显示出很强的衬度。
（可进行微区成分定性分析）
X射线衍射：
X射线衍射分析是利用晶体形成的X射线衍射与晶体尺寸结构的定量关系实现纳米结构表征的方法。
6.扫描隧道显微镜STM（成像原理、缩写，优点，对比）
隧道电流、恒电流模式、恒高度模式、压电陶瓷等的工作原理
了解原子力显微镜
STM工作的基本原理是基于量子的隧道效应
金属中的电子并不局限于金属表面之内，在金属表面以外电子云密度呈指数衰减，衰减长度约为1nm。
以一个原子线度的金属针尖与样品的表面作为两个电极，当样品表面与针尖非常靠近（距离＜1nm）时，两者的电子云略有重叠，在外加电场的作用下（电压U），电子会穿过两个电极之间的绝缘层流向另一个电极，这种现象称为隧道效应。
在电场作用下电子从一极流向另一极，形成隧道电流I。
隧道电流I的大小与针尖和样品间的距离s以及样品表面平均势垒有关。
探针通过要被分析的材料（针尖极为尖锐，仅仅由一个原子组成），电流从探针流出，通过整个材料到底层表面。
探针通过单个的原子，流过探针的电流量便有所不同，这些变化被记录下来。
电流在流过一个原子的时候有涨有落，如此便极其细致地探出它的轮廓
隧道电流：
金属中的电子并不局限于金属表面之内，在金属表面以外电子云密度呈指数衰减，衰减长度约为1nm。
以一个原子线度的金属针尖与样品的表面作为两个电极，当样品表面与针尖非常靠近（距离＜1nm）时，两者的电子云略有重叠，若在两极间加上电压U，在电场作用下电子从一极流向另一极，形成隧道电流I。
恒电流模式：
利用一套电子反馈线路控制隧道电流I，使其保持恒定。
再通过计算机系统控制针尖在样品表面扫描，即是使针尖沿x、y两个方向作二维运动。
由于要控制隧道电流I不变，针尖与样品表面之间的局域高度也会保持不变，因而针尖就会随着样品表面的高低起伏而作相同的起伏运动，高度的信息也就由此反映出来。
STM可得到样品表面的三维立体信息。
恒高度模式:
在对样品进行扫描过程中保持针尖的绝对高度不变；于是针尖与样品表面的局域距离将发生变化，隧道电流I的大小也随着发生变化；通过计算机记录隧道电流的变化，并转换成图像信号显示出来，即得到了STM显微图像。
这种工作方式仅适用于样品表面较平坦、且组成成分单一（如由同一种原子组成）的情形。
从STM的工作原理可以看到：
STM工作的特点是利用针尖扫描样品表面，通过隧道电流获取显微图像，而不需要光源和透镜。
压电陶瓷：
压电陶瓷是一种性能奇特的材料，当在压电陶瓷对称的两个端面加上电压时，压电陶瓷会按特定的方向伸长或缩短。
而伸长或缩短的尺寸与所加的电压的大小呈线形关系。
也就是说，可以通过改变电压来控制压电陶瓷的微小伸缩。
我们把三个分别代表X，Y，Z方向的压电陶瓷块组成三角架的形状。
通过控制X，Y方向伸缩达到驱动探针在样品表面扫描的目的；通过控制Z方向压电陶瓷的伸缩达到控制探针与样品之间距离的目的。
扫描隧道显微镜相对电子显微镜的优点
（1）扫描透射电子显微镜分辨率为10-10米，不能对原子直接移动和操纵！
（2）具有原子级高分辨率，分辨率横向0.1nm、纵向0.01nm
（3）可实时地得到在实空间中表面的三维图象。
（4）可在真空、大气、常温等不同环境下工作，甚至可将样品浸在水和其它溶液中，不需要特别的制样技术，且探测过程对样品无损伤。
（5）可用来移动和操纵单个原子和分子。
原子力显微镜（AFM）
原子力显微镜（AFM）与扫描隧道显微镜（STM）最大的差别在于并非利用电子隧穿效应，而是检测原子之间的接触，原子键合，范德瓦耳斯力或卡西米尔效应等来呈现样品的表面特性。
工作原理：
将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触。
由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。
利用光学检测法，可以测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。
不仅可以观察导体的表面形貌，还可以观察非导体的表面形貌，弥补了STM只能观察导体的不足。
7.了解纳米材料制备思路：
自上而下、自下而上
蒸发冷凝法、化学气相沉积法、均相沉淀法、自组装法、层层自组装、分子束外延技术
等效粒度，颗粒粒度的表征方法
“自上而下（Top－Down）”：
通过微加工或固态技术，不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。
“自下而上（Bottom－Up）”：
以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，主要是利用化学和生物学技术。
蒸发冷凝法：
在低压的Ar、He等惰性气体中加热金属，使其蒸发汽化,然后在气体介质中冷凝后形成5-100nm的纳米微粒。
通过在纯净的惰性气体中的蒸发和冷凝过程获得较干净的纳米粉体。
化学气相沉积法：
化学气相沉积（CVD）是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。
原理：
两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间以某种方式激活而发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。
CVD技术常常通过反应类型或者压力来分类，包括低压CVD（LPCVD），常压CVD（APCVD），超高真空CVD（UHCVD），等离子体增强CVD（PECVD），激光诱导化学气相沉积（LICVD）。
均相沉淀法：
在金属盐溶液中加入沉淀剂溶液时，即使沉淀剂的含量很低，不断搅拌，沉淀剂浓度在局部溶液中也会变得很高。
所以一般的沉淀过程是不平衡的。
但如果控制溶液中的沉淀剂浓度，使之缓慢地增加，则使溶液中的沉淀处于平衡状态，且沉淀能在整个溶液中均匀地出现，这种方法称为均相沉淀（或均匀沉淀）。
通常是通过溶液中的化学反应使沉淀剂慢慢地生成，从而克服了由外部向溶液中加沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性，克服沉淀不能在整个溶液中均匀出现的缺点。
自组装法：
自组装（self-assembly）是指基本结构单元（分子，纳米材料）自发形成有序结构的一种技术。
在自组装的过程中，基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发的组织或聚集为一个稳定、具有一定规则几何外观的结构。
（自组装体系形成有两个重要条件：
1，足够量的非共价键或者氢键的存在2，自组装体系的能量较低，否则很难形成稳定的自组装体系。
）
层层自组装（LBL）：
层层自组装（layer-by-layerself-assembly，LBL）是上世纪90年代快速发展起来的一种简易、多功能的表面修饰方法。
LBL最初利用带电基板（substrate）在带相反电荷中的交替沉积制备聚电解质自组装多层膜。
分子束外延技术：
MBE是一种可在原子尺度上精确控制外延厚度、掺杂和界面平整度的薄膜制备技术，20世纪70年代初由美国BELL实验室开创，用于半导体薄膜制备。
基本原理：
在超高真空条件下，由装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸气，经小孔准直后形成的分子束或原子束，直接喷射到适当温度的单晶基片上，同时控制分子束对衬底扫描，就可使分子或原子按晶体排列一层层地“长”在基片上形成薄膜。
8.纳米银的杀菌原理与特点
原理：
·活性银离子能吸引细菌体内酶蛋白的巯基迅速地结合在一起，并使含巯基的蛋白酶失去活性，阻断呼吸代谢使其窒息而死。
·当细菌被银离子杀死后，银离子又会从死去的细菌上游离出来，再持续对活细菌做重复的动作，直至所有细菌被消灭。
纳米银的杀菌特点：
广谱抗菌：
一种抗生素能杀灭大约6种病原体，而纳米银可杀灭数百种致病微生物。
对抗菌素耐药菌有同样杀灭作用！
强效杀菌：
据研究发现，Ag可在数分钟内杀死650多种细菌。
独特的杀菌机理，使得纳米银颗粒在低浓度就可迅速杀死致病菌。
抗菌持久：
纳米银颗粒在用具表面形成一层保护膜，所以抗菌效果持久
安全无毒：
早在《本草纲目》中记载：
生银，无毒；美国公共卫生局1990年《关于银毒性的调查报告》中说明：
银对人体无明显毒副作用。
小鼠在口服最大耐受量925mg/kg，即相当于临床使用剂量的4625倍时，无任何毒性反应，在兔的皮肤刺激实验中，也没有发现任何刺激反应。
无耐药性：
纳米银属于非抗菌素杀菌剂：
纳米银能杀灭各种致病微生物，比抗菌素更强，10nm大小的纳米银颗粒独特抗菌机理可迅速直接杀死细菌，使其丧失繁殖能力，因此，无法生产耐药性的下一代，能有效避免因耐药性而导致反复发作久治不愈。
9.纳米吸波材料原理与类型
微波吸波材料涂层
吸波材料是指能够通过自身的吸收作用减少目标雷达散射截面的材料。
基本原理是将雷达波转换成为其他形式的能量（如机械能、电能和热能）而消耗掉。
经合理的结构设计、阻抗匹配设计及采用适当的成型工艺，吸波材料几乎可以完全衰减、吸收入射的电磁波能量。
吸波材料一般由基体材料（或胶粘剂）与损耗介质复合而成。
根据吸收机理的不同，吸波材料中的损耗介质可分为三种类型：
电损耗型：
石墨粉、烟墨粉、碳化硅粉末或各种导电聚合物等；
磁损耗型：
铁碳体粉、羧基铁粉、超细金属粉等纳米材料；
结构型：
纤维吸波材料
纳米材料优异吸收电磁波性能的原因在于:
~纳米材料的界面组元所占比例大,纳米颗粒表面原子比例高,不饱和键和悬挂键多,大量悬挂键的存在使界面极化,吸收频带展宽。
~纳米材料量子尺寸效应使电子能级分裂,分裂的能级间距正处于微波的能量范围（10-2eV—10-4eV），为纳米材料创造了新的吸收通道。
~磁性纳米粒子具有较高的矫顽力，可引起较大的磁滞损耗。
在电磁场的辐射下，纳米材料中的原子和电子运动加剧,促使磁化，增加电磁能转化为热能的效率,从而提高对电磁波的吸收性能。
10.纳米透波材料
纳米微波透波材料涂层指对波长1~1000mm，频率0.3~500Hz范围的电磁波的透过率大于70%的材料，这种材料可用于雷达天线罩、高能陀螺仪的窗口材料、微波通信设备等的表面涂覆。
纳米微波透波涂层是结构、防热、透波一体化的功能材料，通常为纳米陶瓷材料。
导弹的天线罩的性能要求最高。
为保护弹内天线系统在高温飞行条件下能正常工作，必须在苛刻的条件下保持结构的完整性和高温高频电磁波的透过性。
11.光分区，聚合物紫外光老化与纳米材料的抗紫外线机理
纳米导电聚合物吸波材料
纳米吸收剂的导电聚合物主要有聚乙炔、聚吡咯等,结构特点是具有P电子共轭体系。
高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受紫外光等环境因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，称为“老化”。
坦克、装甲车、舰艇、飞机等表面涂覆涂料主要由氯丁橡胶、双氧树脂或环氧树脂为主要原料。
这些树脂和橡胶类的高聚物在阳光中300~400nm波段的紫外线照射下容易老化变脆，致使涂层脱落。
通过在塑料或高分子材料基体中添加复合纳米粉，形成塑料或高分子基纳米涂层，对波长的紫外线有很强的吸收作用，如在树脂中加入二氧化钛、二氧化硅纳米填充材料等，可以明显地防止塑料老化变脆还可以起到强化、增韧等作用。
抗紫外机理：
其抗紫外线能力及其机理与其粒径有关。
当粒径较大时，对紫外线的阻隔是以反射、散射为主，且对中波区和长波区紫外线均有效。
防晒机理是简单的遮盖,属一般的物理防晒,防晒能力较弱；随着粒径的减小，光线能透过纳米二氧化钛的粒子面，对长波区紫外线的反射、散射性不明显，而对中波区紫外线的吸收性明显增强。
其防晒机理是吸收紫外线，主要吸收中波区紫外线。
对长波区紫外线的阻隔以散射为主，对中波区紫外线的阻隔以吸收为主。
12.超亲水、超疏水材料（概念）
亲水（浸润）指分子能够透过氢键和水分子形成短暂键结，使得水特别容易和亲水性的表面结合。
我们常见的毛细管现象就是这种原理。
接触角<90°（hydrophilic）
超亲水，接触角＜5°
疏水（不浸润）指一种物质（的分子）对水有强烈的排斥作用。
水在疏水性物体的表面时则会形成一个很大的接触角而成水滴状。
接触角>90°（hydrophobic）
超疏水，接触角大于150°
13.碳的同素异形体
a金刚石
b石墨
c蓝丝黛尔石（六方金刚石）是流星上的石墨在坠入地球时的巨大压力及热量作用下，改变构形成金刚石，同时又保留了石墨的平行六边形晶格，最终形成具有六方晶格新型碳同素异形体，其硬度比金刚石硬58%。
d/e/f巴克球
g无定形碳
h碳纳米管
14.富勒烯（定义、结构特征、分子式、五元六元环数量）
任何由碳一种元素组成，以球状，椭球状，或管状结构存在的物质，都可以被叫做富勒烯。
包括巴克球、巴基球；巴克管、碳纳米管
结构特征：
~富勒烯中的碳原子为SP2杂化，三配位，分子形状接近球形。
~闭合的笼状分子
~12个五边形和20个六边形。
~五边形都被六边形所包围，而六边形周围则是三个五边形与三个六边形。
~形成三维大π键
~球形富勒烯可简写为C2n，其中五边形12个，六边形n-10个，最小的富勒烯为C20
15.碳纳米管（特征、分类，螺旋矢量和矢量夹角、手性）
碳纳米管的结构特征：
~管状的碳分子，六边形管壁，五边形封端。
~五边形时碳纳米管就会凸出，七边形出现则会使其凹进
~管上每个碳原子采取SP2杂化，整个碳纳米管的共轭π电子云。
~长度和直径的比非常大，可达103～106
碳纳米管的分类：
按形态分类：
普通封口型，变径型；洋葱型；海胆型；竹节型；念珠型；纺锤型；螺旋型；
按层数分类：
单壁碳纳米管（即根据碳六边形沿轴向的不同取向来分分为扶手式碳纳米管，锯齿形碳纳米管和手性（螺旋型）碳纳米管）；
多壁碳纳米管
按手性分类
按导电性质分类：
金属型碳纳米管、半导体型碳纳米管
按取向分类：
非定向碳纳米管；定向碳纳米管
16.了解石墨烯结构。
一种由单层原子构成的材料。
碳原子之间相连接成六角网格。
铅笔里用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起，而碳纳米管就是石墨烯卷成了筒状。
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。
17.二氧化钛：
晶型、分类、各自特点、半导体性质、能带宽度、光催化原理，应用领域
按照晶型分类，纳米二氧化钛主要有三种结晶形态：
板钛矿、锐钛型和金红石型。
金红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而致密，有较高的硬度、密度、介电常数及折射率，其遮盖力和着色力也较高。
~突出的紫外线吸收能力，主要源于其半导体性质。
~金红石型二氧化钛的折射率为2.75，是所有白色颜料中折射率最大的，因此具有最强的遮盖力。
~在常用的白色颜料中，二氧化钛的相对密度最小，同等质量的白色颜料中，二氧化钛的表面积最大，颜料体积最高。
~二氧化钛虽有亲水性，但其吸湿性不太强，金红石型较锐钛型为小。
锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧化钛高，带蓝色色调；并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，用做颜料时对树脂的耐候性不利；紫外光光催化活性比金红石型高。
板钛矿的物理性质、产出条件和用途都与金红石相似，但不如金红石稳定。
在一定条件下，锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。
二氧化钛所需的能量距为3.2eV，相对所需光能量的波长相当于380nm，正好处于日光可见光范围边缘，因此具有日光光催化活性
TiO2光催化的原理
~吸附在二氧化钛上的O2可以捕获电子形成超氧离子自由基O2-,进一步反应生成H2O2，与电子结合后可生成羟基自由基。
~光生空穴的能量为7.5eV，具有强吸电子能力，可直接氧化有机污染物，或与二氧化钛表面吸附的H2O或OH-反应生成氧化能力强的羟基自由基。
~羟基自由基（•OH）和超氧离子自由基（•O2-）的氧化性极强，能够把各种有机物氧化直接氧化成CO2、H2O等无机小分子。
~电子空穴对的复合：
在二氧化钛表面，激发态的导带电子和价带空穴10-9秒内重新合并，并产生热能或其他形式散发掉。
当电子和空穴的复合受到抑制，就会在催化剂表面发生上述氧化—还原反应。
光生电子与空穴的四个反应历程：
电子与空穴的内部复合
电子与空穴迁移到催化剂表面复合
电子（还原性）迁移到表面发生氧化反应
空穴（氧化性）迁移至表面发生还原反应
光催化的特点
低温深度反应：
光催化氧化可在室温下将水、空气和土壤中有机污染物完全氧化成无毒无害的物质；而常规的催化氧化方法亦需要几XX的高温。
净化彻底：
它直接将空气中的有机污染物，完全氧化成无毒无害的物质，不留任何二次污染，目前广泛采用的活性炭吸附法不分解污染物，只是将污染源转移。
绿色能源：
光催化可利用太阳光作为能源来活化光催化剂，驱动氧化—还原反应，而且光催化剂在反应过程中并不消耗。
氧化性强：
半导体光催化具有氧化性强的特点，羟基自由基的氧化性高于常见的臭氧、双氧水、高锰酸钾、次氯酸等。
对难以氧化的某些有机物如三氯甲烷、四氯化炭、六氯苯、都能有效地加以分解，所以对难以降解的有机物具有特别意义。
广谱性：
光催化对从烃到羧酸的种类众多有机物都有效，美国环保署公布的九大类114种污染物均被证实可通过光催化得到治理，即使对原子有机物如卤代烃、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去除效果。
寿命长：
理论上，催化剂的寿命是无限长的。
催化活性的影响因素
~纳米二氧化钛的晶型
在二氧化钛的各种晶型当中，锐钛矿性晶体的催化活性最强，主要是由于锐钛型含有较多的缺陷，俘获光生电子。
~反应环境
光照的强度、溶氧量等均是影响光催化反应的
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